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植物神经生物学的诞生

2014-02-24 14:18 作者:曹玲来源:三联生活周刊
一群看似疯狂的科学家给植物学研究领域起了一个新名字,叫作“植物神经生物学”。

 

各种各样的食虫植物

《植物的秘密生活》之后

1973年,一本名为《植物的秘密生活》的书登上了《纽约时报》非小说类畅销书排行榜。这本书声称植物有感情,相比摇滚乐,它们更喜欢古典音乐,它们还能对数百公里外人类没有说出口的想法做出回应。这本书由美国记者汤姆普金斯(Peter Tompkins)和园丁伯德(Christopher Bird)合著,糅合了植物学、江湖实验,以及神秘自然现象等内容,被称为“对植物与人类之间的肉体、情绪和灵魂关系的迷人论述”。当时正值新时代思潮成为主流,此书立即吸引了大众的眼球。最让人印象深刻的是书中描述1966年,美国中情局前测谎仪专家巴克斯特(Cleve Backster)把测谎仪连接到他办公室的一棵龙血树叶子上,让他惊讶的是,他发现仅仅通过想象龙血树被火烧,就能观测到测谎仪的指针晃动,记录到的电信号的波动表明植物能感到压力。“植物能读懂想法吗?”巴克斯特想跑到大街上对全世界宣称“植物能思考”。

巴克斯特和他的合作者测试了几十种植物,包括生菜、洋葱、橘子和香蕉。他声称这些植物对人类或好或坏的想法都有反应。在一个用来检测植物记忆的实验中,巴克斯特发现,有证据表明,植物能从6个侵犯其他植物的嫌疑人中选出凶手,当凶手被带到跟前时植物的电信号激增。巴特斯特的植物也强烈显示出它们厌恶物种间的暴力,当一个鸡蛋在它们面前被敲碎,或者把活虾扔到开水中去时,一些植物会表现出压力反应。1968年,巴克斯特在《国际超心理学杂志》上发表了他的实验结果。

曾为美国中情局测谎仪专家的巴克斯特相信植物能读懂他的想法

以色列生物学家丹尼尔

随后,一些真正的植物学家试图重现“巴克斯特效应”,但都没有成功,《植物的秘密生活》一书中谈论的大部分科学内容已经名誉扫地。但是这本书已经成了一种文化标志,美国人和他们的植物交谈,播放莫扎特的音乐给它们听,到现在还有很多人这样做。这看起来似乎无害,只是让人类用一种浪漫主义眼光思考植物。但是在很多植物学家眼里,《植物的秘密生活》对他们的研究领域造成了持久的伤害。以色列生物学家查莫维茨(Daniel Chamovitz)说:“这本书阻碍了植物行为领域的重要研究,科学家们对任何在植物感官和动物感官间进行比较的研究都非常警惕。”他于2012年写了一本书叫作《植物知道生命的答案》(Whata Plant Knows)。

《纽约客》杂志去年底的一篇文章称,《植物的秘密生活》导致那些寻找“神经生物学和植物生物学之间相似性”的研究人员进行“自我审查”。自我审查表现在2006年的一场争论中。当时一篇发表在《植物科学发展趋势》杂志上的文章提出“植物神经生物学”这个概念。六个联合作者主张,我们观察到的植物复杂的行为,目前不能简单地用遗传和生物化学机制来解释。植物能感觉并对很多环境变化做出回应,比如光、水分、重力、温度、土壤结构、营养、毒素、微生物、食草动物、来自其他植物的化学信号等等,这可能存在一些类似大脑的信息处理系统来集成这些数据,调节植物的行为反应。作者指出,已经在植物中发现的电信号和化学信号系统和动物神经系统中的发现类似,植物细胞也会通过电信号来传递信息,其方式和人类神经元彼此间的通讯方式相似。他们还指出,植物中也发现了动物体内的神经递质,如五羟色胺、多巴胺和谷氨酸,虽然它们的作用机制还不清楚。科学家的新发现表明,植物可能在认知、沟通、信息处理、计算、学习和记忆方面,比我们大多数人认为的更有智慧。丹尼尔在《植物知道什么》中写道:“这让我们不禁为在植物演化中扮演‘脑受体’角色的受体啧啧称奇,也许人脑的运作和植物生理之间的相似性比我们想象的要大。”

因此,这些人认为,有必要提出植物神经生物学这样一个新的领域,“目标在于理解植物如何感知它们的情况,并以综合方式对环境做出反应”。文章发表后不久,植物神经生物学学会于2005年在佛罗伦萨举行了第一届会议。2006年,他们创办了一个新的学术期刊,刊名为《植物信号和行为》。

植物神经生物学意味着,是进入一个激进的理解生命的新领域,还是退回到被《植物的秘密生活》所搅浑的一潭死水中去,取决于你和谁谈论植物科学。它的支持者认为,我们必须停止把植物当作被动的物体,比如不能移动的家具,要开始把它们视为熟练掌握了与自然界沟通技巧的主角。它将挑战当代生物学对细胞和基因过多关注的现状,重新把目光聚焦于有机体以及它们在环境中的行为。事实上,植物在陆地中占主导地位,地球上99%的生物都是植物。相比之下,人类和其他动物,用一句植物神经生物学家的话说,“只是痕迹”。

但是“植物神经生物学”的提法依然让很多同行无法忍受。他们认为它的理论基础有缺陷,植物神经生物学在描述植物和动物生理的相似性上走得太远了。36名杰出的植物学家联名写了一篇反对文章,也发表在《植物科学发展趋势》上。文章写道:“我们首先简单地陈述,没有证据表明,植物有结构类似神经元、突触或者大脑。”植物神经生物学的倡导者解释,事实上并没有人这样宣称,只是说有类似结构;这个术语本身具有引发争议的性质,因此能够促进学界对植物和动物处理信息的方式进行更多的争辩和讨论,如果通过这个术语可以督促人们重新审视自己对整个生物学以及植物学这一专门领域的理解,那么这个术语就是合理的。

在最初的六个创始人中,美国华盛顿大学植物学家范沃肯伯格(Elizabeth Van Volkenburgh)有些动摇,她认为或许放弃“神经生物学”这个叫法是最好的。“有人告诉我美国国家科学基金会不会资助任何有包含‘植物神经生物学’一词的研究,神经属于动物。”但是之后国家科学基金会的发言人否认了这一说法。共同创始人意大利生理学家曼库索(Stefano Mancuso)和斯洛伐克细胞生物学家贝鲁斯卡(Fraintisek Baluska)竭力抵制名称的改变,他们在工作中继续使用这一说法。

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