（錦衣Reload＼譯，vicko238、Ent＼校）乍看之下，康沃爾錦葵（Lavatera cretica）不過是一株不起眼的雜草罷了。它的桃色花瓣和寬闊扁平的葉子一整天都會追隨著日光移動。然而，錦葵在夜間所做的行為將本不起眼的它推到了科學(xué)家的聚光燈之下。在黎明來臨之前的幾個(gè)小時(shí)，它開始行動，將自己的葉子對準(zhǔn)預(yù)測中太陽會升起的方位。錦葵似乎能記住前幾天日出的時(shí)間和方位，并以行動確保它在每天早晨能收集到盡量多的光能。當(dāng)科學(xué)家們試圖在實(shí)驗(yàn)室里通過改變光源位置而迷惑錦葵時(shí)，這種植物輕易地掌握了新的光源方向。
說一株錦葵可以學(xué)到并記住日出的方位這意味著什么？植物可以有智慧的表現(xiàn)、能學(xué)習(xí)或者形成記憶的說法直到不久前還只是邊緣觀點(diǎn)。記憶被認(rèn)為是最基礎(chǔ)的認(rèn)知活動，有些理論學(xué)家認(rèn)為記憶是一個(gè)判斷生命體能否進(jìn)行最基本思考活動的充要條件。記憶顯然是需要大腦的對吧？植物甚至連蟲子們的基本神經(jīng)系統(tǒng)都沒有。
然而，差不多過去十年里，這種記憶需要大腦的觀點(diǎn)被強(qiáng)有力地挑戰(zhàn)了。錦葵并不是個(gè)例。植物們不僅僅是有機(jī)的、被動的自動機(jī)器。我們現(xiàn)在知道它們可以感知、整合幾十種不同的環(huán)境變量信息，并根據(jù)這些知識指導(dǎo)自身具有靈活性的、適應(yīng)性的行為。
舉個(gè)例子，植物可以辨認(rèn)出附近的植物是否和它有親緣關(guān)系，從而相應(yīng)地調(diào)整攝食策略。北美水金鳳（Impatiens pallida）就是擁有這種策略的植物之一：當(dāng)它和其他陌生植物生長在一起時(shí)，它傾向于將資源留給葉子而不是根——這一策略明顯是為了在光能競爭中搶占先機(jī)；當(dāng)它和親戚在一起生長的時(shí)候，這種要求就會消失。植物還有復(fù)雜而具針對性的防御行為——用于應(yīng)對識別出的特定捕食者。有一種小小的有花植物叫做擬南芥（Arabidopsis thaliana），它能探測到身上毛毛蟲咀嚼造成的振動，從而分泌出油和化學(xué)物來驅(qū)趕昆蟲。
植物同樣能和另一株植物以及其他生命體進(jìn)行溝通，比如寄生蟲和微生物。它們有多種多樣的溝通渠道，其中一種就是菌根網(wǎng)絡(luò)（mycorrhizal networks）。真菌會將不同植物的根系連接在一起，就像某種地下互聯(lián)網(wǎng)一樣。好吧，也許這還不夠讓你感到驚訝，那么這個(gè)呢——植物可以學(xué)習(xí)并運(yùn)用記憶來進(jìn)行預(yù)測和做出決策。
學(xué)習(xí)和記憶在植物身上都表現(xiàn)為什么？一個(gè)處于爭論中心的例子是春化（vernalisation）。某些特定植物在春天開花前必須在寒冷中暴露一陣，這個(gè)過程就叫做春化。這個(gè)所謂的“冬日記憶”會幫助植物分辨春季與秋季。春季是傳粉昆蟲（比如蜜蜂）忙碌的季節(jié)，而秋季則不是。如果植物在錯(cuò)誤的時(shí)間開花，在繁衍上會產(chǎn)生災(zāi)難性的后果。
在生物學(xué)家們最喜愛的實(shí)驗(yàn)植物——擬南芥里，有一個(gè)叫做FLC的基因可以產(chǎn)出一種讓它的小白花不開放的化學(xué)物質(zhì)。然而，當(dāng)這種植物暴露在漫長的冬天里時(shí)，其他基因的某些副產(chǎn)品使其能夠測量出已經(jīng)冷了多久了。然后隨著寒冷的持續(xù)，擬南芥會在越來越多的細(xì)胞中停止表達(dá)或抑制FLC。當(dāng)春天到來，白晝?nèi)找嬖鲩L，此前因?yàn)楹涠鳩LC含量低的擬南芥就可以開花了。但為了有效運(yùn)行，這反FLC機(jī)制需要較長的寒冷期，而不是氣溫波動的短期低溫。
這涉及到所謂的表觀遺傳記憶。即使春化后的植物回到了溫暖的環(huán)境里，F(xiàn)LC仍然會因?yàn)椤叭旧|(zhì)標(biāo)記”的重構(gòu)而維持在較低水平：染色質(zhì)標(biāo)記指的是一些蛋白質(zhì)和小化學(xué)基團(tuán)，它們會附著在細(xì)胞內(nèi)DNA上，影響基因活性。染色質(zhì)重構(gòu)甚至可以傳遞到后續(xù)分裂出的細(xì)胞中，因此那些后來產(chǎn)生的細(xì)胞也會“記得”以前的冬天。如果寒冷期足夠長，就算植物中有些細(xì)胞沒有熬過寒冷期，植物也能在春天開花，因?yàn)槿旧|(zhì)修飾在持續(xù)抑制FLC的行為。
但這真的算記憶嗎？研究“表觀遺傳記憶”的植物學(xué)家們會第一個(gè)承認(rèn)這與認(rèn)知學(xué)家研究的東西有根本上的區(qū)別。這樣使用“記憶”一詞是否僅僅是比喻意義上的簡稱，只是為了把熟悉的記憶世界和陌生的表觀遺傳世界聯(lián)系在一起？還是說，細(xì)胞改變與生命體級別的記憶間的相似性其實(shí)能揭露記憶更深層的本質(zhì)？
表觀遺傳記憶和“大腦式”記憶有一個(gè)共同的特征：行為或系統(tǒng)狀態(tài)中出現(xiàn)了持續(xù)性的改變，但引起改變的環(huán)境刺激已經(jīng)不存在了。但這個(gè)描述似乎過于寬泛——因?yàn)樗部梢杂糜谛稳萜渌^程，比如組織損傷、外傷或者代謝改變。也許有趣的問題不是記憶是否被認(rèn)知所需要，而是哪一種類型的記憶能表明潛在認(rèn)知過程的存在，以及這種認(rèn)知過程是否出現(xiàn)在了植物身上。換句話說，與其糾結(jié)于“記憶”本身，不如去探尋記憶是如何獲取、形成以及學(xué)習(xí)到的這些更基礎(chǔ)性的問題。
“植物記得?！痹谧罱囊淮坞娕_采訪中，行為生態(tài)學(xué)家莫尼卡·加利亞諾（Monica Gagliano）如此說道，“它們清楚知道發(fā)生了什么。”加利亞諾是西澳大學(xué)（University of Western Australia）的研究人員，她使用為動物開發(fā)的行為學(xué)習(xí)技術(shù)來研究植物。她解釋說，如果植物給出的實(shí)驗(yàn)結(jié)果換在別的生物上能讓我們相信它在學(xué)習(xí)和記憶，那我們就應(yīng)該同樣得出植物擁有認(rèn)知能力的結(jié)論。一種被廣泛研究的學(xué)習(xí)行為是習(xí)慣化（habituation）——當(dāng)生物暴露在一種意料之外的無害刺激（比如噪音、閃光）里，生物會首先出現(xiàn)警惕反應(yīng)，然后隨著時(shí)間的流逝反應(yīng)緩慢消失。設(shè)想一下你進(jìn)入一間有嗡嗡作響的冰箱的房間時(shí)的場景：最開始你會覺得煩心，但是隨后你多半會適應(yīng)它，再過一會兒你可能根本不會意識到這事了。真正的習(xí)慣化是針對特異刺激的，所以當(dāng)一個(gè)不同的、可能有危險(xiǎn)的刺激出現(xiàn)時(shí)，動物會被重新激起反應(yīng)。即使是在一間有嗡鳴的屋子里，你很可能會被一聲巨響嚇到。這叫做去習(xí)慣化（dishabituation），它把真正的學(xué)習(xí)行為與像疲勞之類的其他變化行為區(qū)分開來。
在2014年，加利亞諾和她的同事測驗(yàn)了含羞草（Mimosa pudica）的學(xué)習(xí)能力。含羞草是一年生的草本植物，因?yàn)槿~子會在遇見威脅時(shí)極速關(guān)閉作為防御而得名。當(dāng)加利亞諾和她的同事把含羞草從高處扔下時(shí)（這是植物在演化歷史中從未遇見過的狀況），含羞草學(xué)到了這件事是無害的，它不需要做出閉合反應(yīng)。不過，在遭遇突如其來的搖晃時(shí)，它們還是會出現(xiàn)反應(yīng)。此外，研究者們還發(fā)現(xiàn)含羞草的習(xí)慣化對周邊環(huán)境敏感。含羞草在低亮度環(huán)境里學(xué)得更快——在低亮度環(huán)境里，因?yàn)楣獾娜狈鸵虼水a(chǎn)生的節(jié)能需要，含羞草閉合葉子所付出的代價(jià)更高（加利亞諾的研究團(tuán)隊(duì)并不是第一個(gè)用行為學(xué)習(xí)的方法對含羞草之類的植物進(jìn)行研究的團(tuán)隊(duì)，但是此前的研究對實(shí)驗(yàn)的控制不是很好，所以結(jié)果也不穩(wěn)定）。
但有沒有更復(fù)雜的學(xué)習(xí)行為呢？大多數(shù)動物也能夠進(jìn)行條件學(xué)習(xí)或者說聯(lián)想學(xué)習(xí)，這個(gè)過程中它們會發(fā)現(xiàn)兩種刺激通常伴隨出現(xiàn)。這也就是你能訓(xùn)練你家的狗在聽見你的口哨聲就跑過來的原因，因?yàn)楣钒堰@種行為和食物獎(jiǎng)勵(lì)或愛撫聯(lián)系起來了。在另一項(xiàng)2016年發(fā)布的研究里，加利亞諾和同事測試了豌豆（Pisum sativum）是否可以把空氣的流動與光照情況聯(lián)系起來。他們把豌豆苗放在Y型迷宮底下，研究者會從Y字的一叉打入空氣——這也是更明亮的一叉。接下來，植物被允許向Y型迷宮的任意一邊生長，用以測驗(yàn)它們是否學(xué)到了這種關(guān)聯(lián)。實(shí)驗(yàn)獲得肯定結(jié)果——植物們在情境關(guān)聯(lián)的方式下習(xí)得了條件反應(yīng)。
植物享有動物所有的那種寶貴學(xué)習(xí)能力的證據(jù)越來越越多。
當(dāng)下一次你偶然看見路邊一株在陽光下生長的錦葵時(shí)，不妨為它駐足，用全新的眼光看待它，并欣賞這種小雜草為我們帶來的認(rèn)識植物非凡認(rèn)知能力的新窗口。
題圖來源：Storify
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