译者：Animale 原文地址：newyorker.com
译者：tranquil772 ，Essam ，alulull ，独眼一点五 ，swimlee ，love每天 ，wy_nemo ，炫色马蹄莲 ，echohao ，Animale
植物有电子和化学传信系统，这使得它们能够在没有大脑的情况下，也能拥有记忆并做出类脑行为。
——斯蒂芬·道尔（Stephen Doyle）
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1973年，一本论植物的书登上了《纽约时报》非虚构类畅销书榜。其中宣扬，植物亦是怀情之物，能感知情绪，通晓音律，好古典而非摇滚，甚至能百米之外，知人未言之心思。这本书即是由皮特·汤普金斯（Peter Tompkins）和克里斯托弗·伯德（Christopher Bird）合著的《植物的秘密生命》。时值新时代思潮深入主流，该书将正统植物学、江湖实验和俘获众生想象的神秘自然崇拜糅杂在一起，展现在读者眼前。而书中最令人印象深刻的一段，记录了前C.I.A.（美国中情局）测谎仪专家克里夫·巴克斯特（Cleve Backster）的实验：1966年，巴克斯特一时兴起，将测谎仪连接到了一盆他养在办公室的盆栽植物，龙血树叶子上。让巴克斯特震惊的是，仅仅是他幻想下焚烧龙血树，便引起测谎仪指针的变动，剧烈的电子振荡暗示这盆植物感到了紧张。“是植物读懂了他的心思？”作者问道。“巴克斯特想冲到大街上向世界宣布，‘植物也有大智慧！’”。
巴克斯特和他的同事接着将生菜、洋葱、橘子、香蕉等几十种植物和测谎仪连接。巴克斯特称，植物可以对近处陌生人的思考（无论善意的或恶意的）做出反应，至于它们熟悉的人，离很远都有反应。在检测植物记忆的实验中，巴克斯特发现，一株“目击”凶案（通过踩踏而“谋杀”另一株植物）的植物，可以从一排六个嫌疑人中挑出“真凶”，当“真凶”被带到植物跟前时，记录显示电子振荡活动激增。巴克斯特手下的植物，还表现出对“种间暴力”的强烈反感。1968年，巴克斯特发表在《国际超心理学期刊》的一项实验显示，一些植物在鸡蛋破裂或活虾被丢进沸水的情景中会产生紧张反应。
后来的几年中，多位传统植物学家尝试重现“巴克斯特效应”却失败了。在《植物的秘密生命》里谈到的不少科学现象都被证伪。但这本书在植物栽培领域的影响却可圈可点。美国人开始同他们的植物聊天，为它们演奏莫扎特的音乐，没错儿，很多人现在还这么做呢。这似乎并无害处；这有可能是一缕浪漫主义的思绪流淌在我们对植物的构想中。（据说，卢瑟· 布班克（Luther Burbank）和乔治·华盛顿·卡弗（George Washington Carver）如此用心照料植物——对植物说话，听植物细语。）然而在许多植物学家的眼里，《植物的秘密生命》一书对他们的研究领域构成持续的威胁。丹尼尔·查莫维兹（Daniel Chamovitz）是位以色列生物学家，是新书《植物知道什么》的作者，在他看来，汤普金斯和伯德完全阻碍了植物习性的重要研究，因为凡是在暗示动物感官和植物感官相似性的研究中，科学家们就变得谨小慎微。另一些植物学家则认为，《植物的秘密生命》引导那些探索“神经生物学和植物生物学潜在同源性”的研究人员进行“自我审查”。所谓潜在同源性，即是指，植物比大多数人们想象的更聪明，也更与人类相似（具有认知能力，能够沟通交流，处理信息，计算，学习和记忆）的可能性。
“自我审查”的概念出现在2006年《植物科学趋势》杂志的一篇富有争议的文章中，在这篇文章中提出了一个新的研究领域，这个领域被这些作者称为“植物神经生物学”，当然这么称呼多少有些草率。这六位作者中的四位：美国植物分子生物学家艾瑞克·D·布伦纳(Eric D. Brenner)，意大利植物生理学家斯特凡诺·曼库索(Stefano Mancuso)，斯洛伐克细胞生物学家弗兰蒂泽克·鲍卢什考(František Baluška) 以及美国植物生物学家伊丽莎白·范·沃肯伯格(Elizabeth Van Volkenburgh)声明，目前在植物身上观察到的复杂行为并不能完全被众所周知的遗传学和生化机制所解释。植物可以感觉并恰当回应各种环境变量——包括阳光，水，地心引力，温度，土壤结构，营养素，毒素，细菌，食草动物，以及来自其他植物的化学信号——也许在植物中存在着一个类脑的信息处理系统来整合数据和协调植物的行为反应。这些作者指出在植物体内存在的电子化学传信系统和动物体内的神经系统里的具有一致性。他们还注意到神经传导质比如血清素，多巴胺，谷氨酸已在植物体内发现，尽管作用尚不清楚。
因此，神经生物学应运而生，这个新领域研究的目的在于“弄清楚植物是如何自成一体：感知周围的环境并做出相应的反应”。这篇文章认为植物展示智慧，这种智慧被作者们定义为“一种处理生物和非生物刺激的本能，使得植物在既定的环境中做出最优选择”。在这篇文章发表前不久，植物神经生物学协会2005年在佛罗伦萨召开其第一次会议。次年，一份题名相对中立的期刊《植物信号和行为》问世了。
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在今天的植物学界，植物神经生物学是什么取决于你和谁去谈论这个话题。植物神经生物学要么代表了我们对生命的一种颠覆性思考模式，要么陷入了被《植物的秘密生命》搅浑的学界浑水中。该领域的支持者们认为我们不能再将植物看成一种被动的存在——我们世界里安静不变的摆设——而是将它们视作其生命的主宰，它们与自然的博弈的技能已炉火纯青。当代生物学界对细胞和基因研究兴趣日益下降，是它们调动了其注意力，将关注点带回环境中的生物及其习性上来。这本是人类自负使然，事实上，植物的生命历程是在一个较缓慢的时间维度之中完成的，因此我们不足以欣赏到它们的智慧以及随之取得的成就。植物支配着占地球生物圈99%的全部的陆生环境。相比之下，人类和所有其他动物，用一位植物神经学家的话来说，即“仅仅留下了存活过的痕迹而已。”
许多植物学家一直在竭力打压这个新兴的研究领域。一封尖锐、轻蔑回应布伦纳等人的声明的信拉开了这场口伐的序幕。这封信由包括文稿中提及的阿尔皮（Alpi）等36位著名的植物学家联名发表在《植物科学趋势》会议的期刊上。“我们首先简要说明：并没有证据证明诸如神经元、神经元突触或大脑等结构存在于植物之中。”作者们写道。声明中虽然并没有提到——仅仅谈及“同源的”结构——但是在缺乏神经元实际存在的情况下，使用“神经生物学”这个词显然超出了许多科学家能够承受的范畴。
“是的，植物同时拥有短期及长期的电信号传输能力，它们还将某些与神经递质类似的化学物质作为化学信号使用。”林肯·泰兹（Lincoln Taiz）如此对我说，他是加州大学圣克鲁兹分校的植物生理学名誉教授，也是“阿尔皮之信”的署名者之一。“但是，这些机制与真正的神经系统还是有很大区别。”泰兹说，植物神经学家们写的论文都会受到“对数据的过度解读、目的论、人格化、哲学思辨以及疯狂推测”的影响。他信心满满地认为，目前我们还无法解释的植物行为，最终可以通过化学或电通路知识得到解释，而无需依靠“万物有灵论”。克利福德·史莱曼（Clifford Slayman）是耶鲁大学的一名细胞与分子生理学教授，他也在阿尔皮之信中签上了大名（同时还推动了质疑汤普金斯和伯德的浪潮），他的说法则更为直截了当，在最近的一封电子邮件中他如此写道：“‘植物智能’是一种让人分心的愚蠢理论，而不是一种新的理论框架。”史莱曼提及阿尔皮之信，说它是“科学团体与神经病们在这些争议上的最后一次严肃交锋。”科学家很少会对记者用这样的言辞来谈论同行，但这个争议触发了他们的强烈情感，或许是因其模糊了动物界与植物界之间那条清晰的界限吧。这次论战，与其说是关于对近来植物科学的非凡发现，倒不如说是关乎该如何阐释及命名这些发现：从植物身上观察到的那些与学习、记忆、决策过程及智能非常相似的行为，用那些措辞来称呼是否合适？而那些措辞是否仅仅独属于拥有大脑的生物？
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在我访问研究界定模糊的跨学科的植物智能科学家时，并未有人宣称植物拥有心灵遥感的能力或者能够感受不同情感。也没人相信，我们会将处理感觉数据并调控植物行为的一个胡桃状器官植入植物体内。在这些科学家眼中，植物的智能更可能是与昆虫所展现出的行为类似，而在昆虫界，智能被认为是组织在同一网络中那些海量的无思想个体的“涌现”特性。对植物智能的很多研究都是受到了“网络”、“分布式计算”、“群集行为”新科学理论的启发，而这些理论已经证明，通过某些方式，在没有真实大脑存在的情形下也能产生那种神奇的类脑行为。
“假如你是一棵植物，有大脑可不是什么优势。”斯特凡诺·曼库索（Stefano Mancuso）如此指出。曼库索可能是这个领域里从植物角度出发的最富激情的代言人了。他年近五十，是一位瘦高且留着胡须的意大利卡拉布里亚人，但他给人的印象更像是位人文学科教授，而不是科学家。今年初，我在佛罗伦萨大学的植物神经生物学国际研究所拜访他时，他告诉我说，他之所以笃信人类严重低估了植物，是源于他少年时期看过的一本科幻小说：一群外星人生活在超加速时间维度中，来到地球后，因无法察觉人类有任何动作，就得出“合乎逻辑”的结论：人类是“一种惰性材料”，而他们可以随意使用我们。于是，外星人开始残忍地开发剥削人类。（后来，曼库索写信说，他叙述的这个故事其实是他杂乱拼接的回忆，来自一部早期“星际迷航”剧集——《眨眼间》（Wink of an Eye）（译注：《眨眼间》《星际迷航》第三部的第11集，故事讲得是来自超加速时间维度的隐形外星人控制了“企业号”飞船，他们打算绑架所有船员，并作为其“基因库”使用。）
在曼库索看来，我们对神经元“盲目迷恋”，又倾向把行为等同于运动状态，这让我们无法去欣赏植物能够做成的事情。比如，正是由于植物不能逃跑，经常被吃掉，拥有可替换的器官才会对它们格外有利。“一棵植物是模件化设计的产物，因此它能丢掉身体的90%之多而不会丧生。”他说道，“而动物世界里却没有相似的情况。这（为植物）创造出了一种复原力。”
确实，植物许多令人惊叹的能力都根源于它们独一无二的生存窘境：它们扎根于大地，当需要某种物质或者环境变得不利于生存的时候，它们却无法抽离土壤，也无法移动。植物学家称这种情况为“固着的生存方式”。这需要我们对植物的直接生存环境进行广泛而细致入微的理解，因为植物保持固定不动时，必须找到它所需的一切物质，也必须进行自我防御。植物需要一种高度成熟的感受器来定位食物、确定威胁，而它们已经进化出了15到20种独特感官，其中一些和人类的五种感官类似：嗅觉、味觉（植物可感知空气中或自己身上的化学物质，并做出反馈）；视觉（它们能对不同波长的光线做出不同反应，也能对暗影有所反应）；触觉（藤蔓和根系“知道”自己是否碰到了硬物）；科学家还发现，植物有听觉。在近期的一项实验中，来自密苏里大学的化学生态学家，海蒂·阿佩尔（Heidi Appel）发现，当她在一株植物（非接触）面前播放毛虫啃咬叶子的录音时，咯吱的声音触发了它的遗传机制，使其产生了防御性化学物质。另一项试验是在曼库索的实验室里完成的，目前尚未发表：实验发现，植物的根部能探寻到埋藏在地下的水管（管道外部是干的，只有水在内部流动），这表明植物借助某种方式可以“听见”水流动的声音。
植物根系的诸多感觉能力让查尔斯·达尔文（Charles Darwin）着迷，晚年时，他对研究植物愈发热忱；他和儿子弗朗西斯（Francis）开展了大量充满独创性的植物实验。其中有许多是研究幼小植物的根部、胚根。达尔文父子的这些试验证明，胚根能够感知光、湿度、重力、压力，以及其他一些环境质量，之后为根系的生长确定最佳路线。达尔文于1880年出版著作《植物运动之力量》，其中的最后一句话对植物神经生物学家来说，拥有圣经般的权威：“可以毫不夸张地说，胚根的尖端……拥有指导邻近部位运动的能力，它就像是一个低等动物的大脑；而它的大脑正是位于身体前端内部，从感觉器官那里接收不同感觉，然后指导身体做出一些动作。”达尔文这样说，是在要求我们将植物看成一种上下颠倒的动物，它的主要感觉器官及“大脑”位于身体底部，藏在地下，而性器官则长在顶端。
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从那时起，科学家们发现，植物根系的尖端除了感知重力、水分、光、压力和硬度外，也可以感知体积、氮、磷、盐、各种毒素、微生物和附近植物发出的化学信号。根系在将要遇到一个无法穿过的障碍物或有毒物质时，接触之前便会改变生长方向。根系可以辨别附近的根是自己的还是其他植物的，如果是其他植物的根系，还会辨别出是近亲根系还是非近亲根系。通常情况下，植物会与非近亲植物争夺生长空间，但当研究人员把四株亲缘关系很近的五大湖海马康草（Cakile edentula）栽种在同一个花盆中时，这些植株竟克制了一贯的竞争行为，并共享了资源。
植物会想方设法地收集并整合其生存环境中的所有信息，然后做出“决定”（有些科学家加引号，比喻植物像人一样在工作；有些科学家则会省去引号），部署它的根和叶以何种路径精确生长。一旦对“行为”的定义扩大到包括改变根的生长轨迹，对资源的重新分配，或释放出一种强烈的化学物质，那么，植物看起来就更像是积极的组织者，它对生存环境的反应更为微妙、更具适应性，这可不仅仅是“本能”一词可以说明的。当我向加州大学戴维斯分校植物生态学家里克·卡尔班（Rick Karban），询问植物做决定的例子时，他解释说，“植物能感知到竞争对手，并远离它们生长。植物对活生生的植物比对无生命的物体更具警觉性，它们会在潜在竞争对手遮蔽它们前做出反应。”这些都是复杂精妙的行为。相对动物行为——要么可以忽略要么十分明显，大多数植物的行为太过于迟缓。
“固着的生存方式”也有助于解释为什么植物在生化领域的非凡天赋远超动物，甚至有可能超过化学家（许多药物，从阿司匹林到麻醉制剂，都衍生自植物产生的化合物）。由于无法逃跑，植物会借助复杂的分子语言来发出求救信号，阻击敌人或使其中毒，并招募动物为它们执行各项服务。最近《科学》杂志发表的一项研究发现，许多植物产生的咖啡因不仅能像人们过去认为的那样，可充当防御化学信号，而且在某些情况下，在花蜜充当“精神药物”。在咖啡因的刺激下，蜜蜂会记住特定的植物，并继续回来采蜜，从而成为更忠实和更高效的传粉昆虫。
植物信号传递是近些年在植物研究上颇有建树的领域之一。早在二十世纪八十年代，人们就已经知道，当植物的叶子被感染或遭昆虫咀嚼时，叶子会发出挥发性的化学物质，警告其他的加强防御。有时，这种警告信号内含和昆虫身份有关的信息，而植物是从昆虫唾液味道中获取这种信息的。取决于不同的植物和入侵者，防御可能涉及叶子味道和质地的改变，或产生毒素，或者产生其他一些化合物，使植物的肉质变得让食草动物难以消化。当羚羊啃食刺槐时，叶子会产生单宁酸，使其变得倒胃口，难以消化。据报道，当食物短缺时、刺槐被过度啃食时，刺槐会产生足量的毒素以杀死吃它的动物。
植物信号传递最巧妙的例子也许涉及两类昆虫，一类是扮演害虫的角色的，第二类则是该害虫的天敌。包括玉米和利马豆在内的几个品种的植物在受到毛毛虫攻击时，会释放出一种求救化学信号，远处的寄生蜂捕获到这种气味，会顺着气味找到受害的植物，并开始慢慢消灭毛虫。科学家们则称寄生蜂这些昆虫为“植物保镖”。
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植物使用化学语言进行交流，对此我们无法直接感知或理解。20世纪80年代，实验室里揭露了关于植物沟通的第一批重大发现，它是通过把植物和其释放的化学信号隔离在树脂玻璃室内完成的。但是加州大学戴维斯分校的生态学家里克•卡尔班和其他人给他们自己设定了一个更棘手的任务，即在室外研究植物如何在自然环境中交换化学信号。近来，我参观了卡尔班在加州大学萨格亨溪野外测站的实验室，它就位于特拉基几英里之外。站在内华达山脉洒满阳光的山坡高处，他向我介绍了99株山艾——那些低矮、生长缓慢的灰绿色艾灌丛上都用塑料旗子做了标记——他和他的同事们已经密切监测它们十多年了。
卡尔班曾是一名纽约人，59岁，人很瘦弱，满头浓密的白色卷发刚好能用一顶软帽遮住。他向我解释，当春天修剪山艾的叶子时，模仿昆虫使山艾释放出挥发性化学物质的攻击行为，能使无论是被修剪的植株还是它周围未被修剪的植株，在整个春季受到昆虫的攻击显著减少。卡尔班认为，被攻击的植株向它自己所有的叶子发出了“有害虫出没”的警报，而它周围的植株也都能捕捉到这个信号，并对可能出现的攻击采取防范措施。卡尔班说，“我们认为，每一株山艾基本上都在‘窃听’其它的山艾。”他发现，这些植株的亲缘关系越紧密，它们对化学信号做出反应的可能性就越大，这表明植物可能表现出一种亲缘识别功能。帮助自己的“亲属”是一个提高自身基因存活几率的好方法。
在研究工作中，野外作业和数据收集工作是极为艰辛的。在夏末太阳光的照射下，这项研究的两位日本合作人员——盐尻香织和石崎里美——在山坡的底部，蹲在卡尔班剪切过、并做上标签的山艾枝丛上方，乘着一棵小松树的树阴在工作。他们用计数器清点每一个树枝上的三叉形叶子的数量，然后为每片叶子的受损情况计数并做记录，一栏用来记录被昆虫叮咬的叶片，另一栏记录染病的叶片。在坡顶，另一位合作人员——来自英国的化学生态学家詹姆斯•布兰德把塑料袋罩在山艾上，并在茎上系住，然后在塑料袋中充上过滤的空气。等待20分钟以使叶片释放挥发性化学物质，之后，他用一根金属管抽出袋内气体，管内的吸附材料会吸附这些化学物质。在实验室，气相色谱-质谱联用仪（gas chromatograph-mass spectrometer，简称gc-ms）能够从收集的化学物质中检测出超过100种化合物。布兰德让我把鼻子伸进一个袋子里面，我闻到了非常强烈的香气，它更像是须后水而不是香水的气味。注视着这片山艾坡，我仍然很难想象出这种充斥着整个草场的无形的化学对话，尤其是这些对话中还包括痛苦的呼喊。或者说，我很难想象这些静止的植物是否正在做出某种类型的“行为”。
在未来的某一天,对植物信息交流的研究或许能让农民及其种植的作物受益。植物发出的化学求救信号能让植物做好防御准备从而减少杀虫剂的使用需求。杰克·舒尔茨（Jack Schultz）是密苏里大学的一位化学生态学家，他于上世纪80年代初期在植物信号传导领域完成了一系列开创性研究。而现在，他正在参与开发一种机械“鼻”，将它安装在拖拉机上在农田中巡逻，就能帮助农夫鉴别出遭受昆虫攻击的植物，从而只需在关键的时间、在有需求的作物上喷洒杀虫剂。
卡尔班告诉我，在上世纪80年代，研究植物信息交流的学者当时的处境跟如今研究植物智能（在承认使用这个名词的时候他非常谨慎）的科学家们一样，都面临着同行们的极大愤慨。“这个议题极具争议性，”他说，这里的“议题”指的就是早年的植物信息交流研究，而这些研究现已被广泛接受。“光是把一些论文发表出去就耗费了我好多年的时间。毫不夸张地说，在当时的科学大会上，大家会相互咆哮。”他补充道，“通常来说，研究植物的科学家们都非常保守。我们以为自己愿意听到新的观点，事实并非如此，我们其实并不愿意。”
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我第一次见到卡尔班是在去年七月与温哥华召开的一次科学大会上，当时他提交了一篇名为《山艾的植物信息交流与亲缘识别》的论文。这次大会本来应该是植物神经生物学协会的第六次集会，但是，迫于学界某些科研机构的压力，协会在四年前将名称改成了不那么具有挑衅意味的“植物信号与行为协会”。华盛顿大学的植物生物学家伊丽莎白·范·沃肯伯格（Elizabeth Van Volkenburgh）是该协会的发起人之一，她告诉我，协会是经过激烈的内部讨论后才决定改名的；她个人也觉得放弃“神经生物学”一词也许是最好的选择。“国家科学基金会曾有人跟我说，只要是名字里面带‘植物神经生物学’一词的项目，基金会就绝对不会给予资助。他当时的原话是，‘“神经”这个词只能为动物所有。’”（一位国家科学基金会的发言人称，尽管该协会未能拿到基金会神经科学项目的资助，“但是国家科学基金会并没有采取任何形式的针对该协会的抵制行为。”）协会的另外两名发起人，斯特凡诺·曼库索（Stefano Mancuso）和弗兰蒂泽克·鲍卢什考（František Baluška）则极力反对改名，并继续在他们自己的研究中以及在实验室命名时使用“植物神经生物学”一词。
大会在英属哥伦比亚大学宽敞而现代化的大讲堂中中进行了为期三天的PPT演讲，到会听讲的科学家大约有100人。绝大多数演讲者介绍的论文展示的都是植物信号传导领域高端的研究成果。这一研究领域近年处于平稳发展的状态，是在已经确立的研究范式中顺其自然地建立起来的，而植物信号传导学正是从这一范式中诞生的。但也有少数几位演讲者介绍的工作涉足了植物智能这一全新范式，从而引发了强烈的反响。
最富争议性的一场演讲可以说是《含羞草的类动物学习》，介绍了作者莫妮