Рослини здатні вчитися за асоціацією - Sciences et Avenir
Опубліковано 27.12.2016 11:54
Рослини можуть спілкуватися між собою і запам’ятовувати інформацію. Зараз дослідники довели, що вони можуть вчитися разом, як тварини.
Рослини здатні вчитися за асоціацією !
Джерард Лак/Рекс Featu/REX/SIPA
НАВЧАННЯ. Навчання за асоціацією: *Павлов продемонстрував це на собаках, австралійські дослідники - на рослинах! Вони справді могли поєднати два стимули і, таким чином, вивчати, запам'ятовувати інформацію та відповідно робити вибір. Дослідження було опубліковане в Nature Scientific Reports та додало до інших робіт щодо звикання рослин та їх здатності запам’ятовувати.
* ДОСВІД ПАВЛОВА. Цей експеримент полягає у проведенні так званого «класичного» або «павловського» кондиціонування на собаках. Павлов, російський учений, зауважив, що коли ці тварини чекали їжі, вони починали виділяти слину, ще не побачивши її. Тому він вивчав цей рефлекс, пов’язуючи безумовний стимул (тут їжа) з нейтральним стимулом (тут дзвін). Тому він дзвонив дзвоником під час кожного годування. Повторивши експеримент кілька разів, собаки почали виділяти слину, почувши дзвін, навіть коли їжі не було: отже, дзвін став умовним стимулом, викликаючи умовний рефлекс. Це називається навчанням через асоціацію.
Павловське кондиціонування у собак - Кредит: Початкова біологія
Прогнозуйте і знаходите світло
Молоді рослини гороху, Pisum sativum, поміщали в Y-лабіринт, а потім спостерігали у двох ситуаціях. У першому випадку лампа (безумовний подразник) та вентилятор (нейтральний подразник) були розміщені на одному з рукавів лабіринту. Таким чином, вчені прагнули пов’язати вітер зі світлом, використовуючи останнє як провісник приходу та присутності світла. В іншій ситуації світло було розміщено навпроти вентилятора. Світло життєво важливе для росту рослин, оскільки воно використовується для фотосинтезу; тоді він забезпечує енергію, яка братиме участь у їх зростанні. Вітер використовували як нейтральний стимул, оскільки він не корисний рослині, але все одно може його виявити. Вчені досліджували, чи працює кондиціонування, вилучаючи джерело світла і спостерігаючи, з якого боку рослини ростуть.
Дві ситуації кондиціонування рослин гороху - Кредит: Nature Scientific Reports
У першому випадку 62% гороху росло на стороні віяла, навіть коли світло було прибрано. На думку дослідників, це свідчить про те, що рослини навчились поєднувати два елементи і що кондиціонування працювало добре: вентилятор тоді став умовним стимулом, як дзвін у експерименті Павлова. У другій ситуації 69% рослин росли на тій стороні, де раніше було світло. Той факт, що вони не були кондиціонованими, а потім не ростуть по відношенню до вітру, отже, підтверджує той факт, що рослини 1-го випадку справді змогли навчитися спільно. Крім того, це також показало б, що вони могли передбачити прихід світла, натиснувши на ту сторону, звідки вони отримали його за минулі дні. "Хоча можливість того, що рослини можуть вчитися спільно, була розглянута в попередніх дослідженнях, наша поточна робота дає перші однозначні докази", - захоплені дослідники.
Вони також продемонстрували, що навчання було успішним лише в тому випадку, якщо експеримент дотримувався нормального циклу рослини, відповідно до циркадного ритму, тобто, коли світло горіло в "нормальний" час дня (в середньому між 7 ранку та 7 вечора): отже, навчання буде піддаватися метаболічним обмеженням, як у багатьох тварин.
Навчіться виживати ... та еволюціонувати
Згідно з цим дослідженням, рослини не реагують на світлові подразники лише для того, щоб вижити: вони роблять вибір і передбачають, де і коли з’явиться світло. Навчання через асоціацію переважало б навіть над фототропізмом, вродженим механізмом, що дозволяє рослині рухатися до світла. "Ця форма навчання є повсюдною в царстві тварин, у тому числі у великих таксонах хребетних та декількох видах безхребетних, а також може бути впроваджена у штучних мережах та машинах", - кажуть автори статті. Таким чином, можливість вивчати та передбачати буде значною еволюційною перевагою для рослин, які "могли б зіграти важливу роль у надзвичайній диверсифікації рослинного світу в кембрії", продовжують вони.
Якщо рослини наділені витонченими здібностями, то може виникнути кілька питань. Чи вони обдаровані совістю? Чи можна говорити про пізнання, оскільки у них немає мозку? За словами дослідників, рослини мають систему, подібну до нейронної мережі у тварин, яка зберігає таку інформацію, як зміни у взаємодії між молекулами та зв’язок між клітинами. "Рослини можуть використовувати молекули та мережі для зберігання недавнього вивченого досвіду (тобто спогадів), але це ще слід дослідити та зрозуміти", - робить висновок Моніка Гальяно, провідний автор дослідження .