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Plants with eyes?

2023/1/11
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Unexplainable

AI Deep Dive AI Chapters Transcript
People
B
Benji Jones
M
Manning Wint
Topics
Benji Jones:在智利南部雨林中发现的Boquilla trifoliolata植物具有非凡的拟态能力,可以模仿周围至少20种植物的叶片形态,包括形状、颜色、纹理和大小。单个植株甚至可以同时模仿两种不同植物的叶子。这种拟态能力在植物界是独一无二的,其机制尚不清楚。目前主要有两种假说试图解释这种现象:一是植物视觉假说,认为植物可能利用类似透镜的细胞感知周围环境,并根据感知到的信息调整自身叶片形态;二是微生物假说,认为植物周围的微生物群落可能在拟态过程中发挥关键作用,通过表观遗传学机制或水平基因转移等方式影响植物基因表达,从而改变叶片形态。虽然植物视觉假说比较直观,但目前缺乏足够的证据支持;而微生物假说虽然难以理解,但已有研究表明植物内细菌群落与拟态行为存在关联,为该假说提供了初步的支持。 Manning Wint:对植物拟态机制的研究,不仅能加深我们对植物自身能力的理解,也能帮助我们更好地理解植物与环境之间的相互作用,以及植物在生态系统中的作用。同时,该研究也引发了人们对植物感知和意识的思考,促使我们重新审视植物在生命世界中的地位。 Manning Wint: 对植物拟态机制的研究,不仅能加深我们对植物自身能力的理解,也能帮助我们更好地理解植物与环境之间的相互作用,以及植物在生态系统中的作用。同时,该研究也引发了人们对植物感知和意识的思考,促使我们重新审视植物在生命世界中的地位。 并且,我本人也购买了一株Boquilla trifoliolata进行实验观察,以期进一步了解其拟态机制。

Deep Dive

Chapters
Scientists in Chile discovered a vine, Boquilla trifoliolata, that mimics the leaves of other plants, raising questions about how it achieves such advanced mimicry.

Shownotes Transcript

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您将听到前美国检察官乔伊斯·凡斯和芭芭拉·麦克奎德、法律学者雷切尔·巴尔科、前联邦调查局特别探员阿舍尔·曼加帕,当然还有我,伊莱·霍尼格,前检察官和 CNN 高级法律分析师的评论。通过订阅您最喜爱的播客应用程序,每周两次收听来自委员会的评论。那是委员会,C-O-U-N-S-E-L。

这是无法解释的。我是制作人曼宁·温特。我和 Vox 科学记者本吉·琼斯在一起,他一直在研究一种特别奇怪的植物。所以我和智利的一位名叫恩斯特·贾诺利的科学家交谈过,他告诉我一种非常神秘的植物。

三叶木通。哦,我的天哪,真是个名字。三叶木通。是的,说对了。他告诉我十多年前他做出的一个相当了不起的发现。那是在他和一些博士后和研究生在智利南部森林进行野外考察时。而我独自一人在森林里,这是一种……特别的经历。

我走进了森林里非常黑暗的部分。我不时停下来,环顾四周,仔细观察树叶,然后继续前进。然后他遇到了一种他非常熟悉的植物,叫做阿拉扬。我喜欢阿拉扬叶子的绿色。我喜欢阿拉扬多刺的尖端。当他走近它时,他意识到

这些阿拉扬叶子实际上是另一种植物的一部分。我意识到有些叶子是……

来自更细的茎。当他顺着茎往下追踪时,他意识到那棵植物是另一种完全不同的物种,叫做三叶木通。实际上,当这种藤蔓爬上树木和其他植物周围时,它会生长出似乎复制了这些植物叶子形状的叶子。

然后“模仿”这个词开始出现在我的脑海里。这是模仿吗?不,不可能。他当时观察到的是三叶木通模仿阿拉扬的叶子,包括这个小小的尖端。然后我开始跑。不,不是走。我开始跑到其他的树木,不同的树木,寻找三叶木通。

“哦,我的上帝,又来了!哦,我的上帝,又来了!”然后就像,有一次我说,“这是真的吗?我的意思是,我在做梦吗?”因为我独自一人,正如我所说,我独自一人在森林里。他跑回去告诉其他研究人员,他们说:“你一定是嗑药了。”恩斯特,别再吸毒了。在森林里采样植物时吸毒不是个好主意。

所以这种植物会变形?所以三叶木通在生长过程中可以变形,模仿周围的植物,不仅仅是叶子的粗略形状,它还可以模仿……

叶子的颜色。它可以在一定程度上模仿它们的纹理。它可以在某些情况下模仿它们的大小,比正常情况下大 10 倍。所以这不仅仅是一些简单的模仿。它看起来非常先进。现在,恩斯特认为三叶木通可以模仿多达 20 种不同的植物物种。特别酷的是

单个三叶木通,就像这些藤蔓之一,实际上可以同时模仿两种具有不同叶子的植物。哦,哇。所以这真是太了不起了。据科学家所知,世界上没有其他植物能够做到这种模仿。那么它是怎么做到的呢?我们不知道。从那天到现在,这个问题一直困扰着我。怎么样?

十多年来,科学家们一直在努力寻找这个问题的答案。

事实证明,这是一个非常难以回答的问题。没有解释三叶木通的能力不会听起来很疯狂。没有办法。没有办法避免这种情况。但真正酷的是,如果这些想法中的任何一个被证明是正确的,它真的可以扩展我们对植物能力的理解。

好的,本吉。那么科学家们认为三叶木通植物是如何模仿周围所有这些其他植物的呢?所以一个答案来自一组被称为植物神经生物学家的边缘研究人员。神经生物学是对神经系统的研究。所以把它和植物联系起来很奇怪,因为它们没有神经系统。但是那个……

这个研究领域的术语很贴切,因为这组科学家认为植物细胞实际上与神经元非常相似,他们还认为更大的想法是植物可能拥有意识,某种感觉能力,也许它们甚至会感到快乐和痛苦,并且它们可能拥有类似于动物的脑状结构,甚至可能拥有某种形式的视觉

就像用某种眼睛看东西?有点像。所以即使是主流研究人员也早就知道植物的表皮(就像植物的皮肤)中含有类似镜头的细胞。但这些植物神经生物学家所说的植物可能能够利用这些类似镜头的细胞来实际……

处理周围发生的事情的图像,然后将其复制到叶子的结构中。所以基本上我们是在谈论植物拥有视觉,并且实际上具有利用视觉做出决定和变形的能力。根据这些人的说法,这可能是这里发生的事情。三叶木通植物

从某种意义上说,它可能正在使用某种形式的视觉来“看到”周围的植物,然后进行复制。哦,哇。我遇到的第一批研究之一做了这样一个实验,他们有四株三叶木通植物,四株这种模拟植物,他们把它们放在一株假植物,一株塑料植物旁边。

他们的想法是,如果他们试图让三叶木通复制一株塑料植物,而它做到了,它会……

表明视觉可能是起作用的原因,因为塑料植物并没有告诉三叶木通任何东西,因为它只是塑料。没有发生其他形式的交流。所以如果它能够复制这些塑料植物,它就必须具有一定的视觉能力。果然,根据这篇论文,三叶木通植物实际上能够复制这些塑料植物。所以我当时想,哦,我的上帝,这太神奇了。就像一定有

某种基于视觉的解释可以解释植物在生长过程中是如何模仿其他植物的,这再次令人抓狂,因为你不会认为植物是一种像动物或人类一样拥有视觉的生物。所以你是在说它正在复制这种没有生命的塑料植物,你知道,它只是一个物体。那么这意味着它可以看到塑料植物吗?是的。不。不。

好的,我想把自己当成一个优秀的记者,所以我联系了一群其他的植物科学家,结果是一片哗然。很多科学家就是不同意这种说法,他们真的不相信这篇论文的结论。基本上,这项研究存在问题,研究设计存在问题,植物视觉理论也存在问题

所以……

它让我对这个塑料植物视觉假说感到兴奋的心情有所减退。这项研究有什么问题?所以科学家们向我指出的主要问题之一是,作者没有控制所有可能影响叶片形状的潜在变量。例如,同一株植物上较年轻的叶子和较老的叶子看起来会大相径庭。因此,您必须确保您正在研究的是所有植物中相同年龄的叶子。

所以它不一定是模仿。叶子可能由于不同的原因而不同。是的。所以三叶木通可能只是在生长,碰巧看起来像塑料植物。是的。由于他们没有排除的其他原因,它们自然会更像塑料植物。那么三叶木通可能看不到?据主流科学家所知,这可能不是这里发生的事情。但我不想关闭,比如……

这些科学家,这些植物神经生物学家,不像哲学家。他们正在思考有感知能力和有意识意味着什么。我认为这些都是非常有趣的讨论。我认为询问植物是否有意识是一个好问题。但我认为有一条线……

就像,你只需要支持那些。你必须检验这些问题。就像,这就是界限所在。你需要用研究和研究结果来支持你的想法。我的意思是,这就是那个大想法需要大量证据的整体理念。是的。是的,完全正确。不,我的意思是,这是一个很好的说法。它也听起来有点像视觉的概念……

这有点像把植物想象成我们一样,你知道,植物拥有像我们一样的感官系统和眼睛。我的意思是,你认为以这种方式思考植物是一个问题吗?我的意思是,有时它们与人类相似。植物与人类和动物相似的方式有很多。它们彼此交流,这真是令人难以置信。就像毛毛虫开始啃食植物的叶子时,它会释放出

这些像空气传播的化合物,就像一股香水喷雾,无论如何都会告诉周围的植物要加强防御。所以正在发生交流。有些植物可以非常快速地移动,以人类可以理解的时间尺度,例如捕蝇草,你可以看到它闭合了。还有一种很棒的植物叫做电报植物,它会实时旋转叶子以捕捉光线,非常酷,嗯,

所以植物正在对它们的环境做出反应。科学家甚至谈论植物行为。就像你可以有效地使用的一个术语一样。它是植物行为。但是使用以人为中心的视角来思考植物存在问题。我认为部分原因是,它可能会限制你的理解,限制你对植物如何做事方式的理解。所以如果你从人类的角度出发,

那么是的,认为“好吧,植物可能长着眼睛”是有道理的,但这可能不是正确的假设。你必须比这更宏观地思考,这意味着要达到植物的水平以及它如何与世界互动。那么如果三叶木通植物看不到,我们该如何理解它呢?是的。所以如果我们不把植物看作像人类一样可能有眼睛和视觉,那么这会如何发生呢?

植物究竟是如何做到这一点的?还有一个想法我很兴奋地告诉你,因为我认为它比长着眼睛的植物更酷。它与我们周围看不见的世界有关。休息后我会告诉你。对无法解释的支持来自 Greenlight。

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所以本吉,我们一直在讨论这种三叶木通植物是否通过观察来模仿其他植物,这可能是因为我们像我们一样思考它,就像拥有感觉的东西一样。但是如果我们试图少一些人类中心主义,那会是什么样子呢?比植物观察更奇怪的是什么?所以这一切都与微生物有关。这些生命的小碎片是细菌、真菌、病毒,看不见的生命形式。

正常的植物周围总是充满了这些东西。你可以把植物想象成这些像微型生态系统一样的东西,被这些做各种事情的小微生物殖民。就像森林里的一棵大树,上面有猴子、变色龙等等,所有这些都支撑在这棵树里。

我们实际上从之前的研究中知道,像细菌这样的微生物可以通过许多不同的方式影响植物。因此,它们帮助植物对抗疾病,帮助植物寻找营养物质,等等。但恩斯特的理论是,生活在植物周围、植物上的微生物,如微生物云,

可能能够影响叶子的形状。这几乎就像这些微生物有关于如何建造叶子的说明书一样。这与模仿有什么关系?所以,根据恩斯特的理论,通常植物周围的微生物只会影响它们所属的植物。所以这些是这些小的封闭生态系统。嗯哼。然而,这种模仿植物三叶木通……

可能能够以某种方式进行交流,或者受到周围植物微生物的影响。哇。为了解释起见,假设你和我在沙发上并排坐着,看着《白莲花》。好的。我身上的微生物,我的肠道细菌,我的肠道微生物组,

不知何故开始与你交谈或殖民你的身体。我的肠道细菌很好,你知道的,好吗?我不喜欢你的语气。我不要肠道细菌。然后在一段时间内,到剧集结束时,你实际上看起来像我。我的意思是,这就是我们在这里谈论的内容,这太疯狂了,对吧?

是否有任何证据表明微生物或我们所说的虫子之类的东西是导致模拟植物改变形状的原因?是的,证据不多。但恩斯特去年做了一项研究,基本上发现生活在微生物内部的细菌群落之间存在相似之处。

三叶木通正在模仿的一种植物和三叶木通本身。哦,哇。例如,三叶木通和阿拉扬将拥有非常相似的细菌群落生活在它们内部,而三叶木通没有模仿的植物则不然。所以看起来

微生物与之有关。但是这些微生物是如何影响这种植物的叶片形状的呢?这仍然是一个很大的问号,但有一些想法。这种方法可能的一种方式是,三叶木通植物上的微生物来自周围的植物之一,会影响三叶木通植物基因组(DNA)的表达方式。

想象一下,我们在智利的雨林中,有一株三叶木通植物缠绕在这株阿拉扬植物周围,恩斯特在它旁边发现了模拟行为的植物。好的。那么阿拉扬的微生物就可以定殖三叶木通,而来自阿拉扬植物的这些微生物可能会……

影响三叶木通植物中哪些基因被关闭和打开。这些基因可能会影响自身,叶子的形状和大小等等。所以科学家称之为表观遗传学。所以它实际上并没有……

改变三叶木通植物的遗传密码,而是影响该密码如何导致植物的物理性状。以前的研究表明,微生物可以控制植物DNA中哪些基因被关闭和打开。所以一种植物的微生物正在使另一种植物中的基因打开和关闭,这使得另一种植物看起来像它?

是的。好的。另一个想法更奇怪,它可能涉及一种叫做水平基因转移或 HGT 的东西。来自阿拉扬到三叶木通(模拟植物)的微生物可能以某种方式……

从阿拉扬中获取遗传物质并将其放入三叶木通中,以便三叶木通可以制造相同类型的叶子。所以我在这里说的实际上是从一种植物中获取基因并将其放入另一种植物中。

通过微生物,这完全是疯狂的。太……这怎么可能?我研究了这个问题,因为我不知道这是可以发生的事情。实际上,相当多的研究表明这种过程存在于其他生物体中,而不是三叶木通本身,但我们确实知道有一些细菌的例子……

基本上将它们的一些基因注入植物中以使植物为其做一些事情。所以,HGT 非常奇怪和令人惊奇,但它是真实的,所以它可能在这里起作用。所以退一步说,我们有这个视觉解释,它看起来非常直观,因为它是把植物想象成我们或动物,对吧?

但证据似乎还没有支持它。然后我们有关于微生物的另一个想法,它们正在打开和关闭基因或将遗传物质从一种植物带到另一种植物。这有更好的证据,但这很难理解。酷的是,如果这个微生物的想法被证明是正确的,这意味着植物可能看起来像它们的样子是因为它们身上的虫子。所以这种小小的藤蔓,这种模拟植物,

实际上可能会揭示很多关于植物世界中引擎盖下发生的事情。但我不知道,现在判断还为时过早。我的意思是,微生物可以影响基因。它们甚至可以在不同的生物体之间携带 DNA,甚至可能帮助植物变形。我的意思是,这真是太酷了。我也觉得微生物的想法很有趣。

就像,也更令人毛骨悚然一点。你知道,如果我听说有一种植物可以模仿其他植物,我的第一个想法不会是,哦,这可能是因为看不见的微生物云正在篡改植物的遗传密码。我的意思是,你认为说植物可能更像外星人而不是像我们更准确吗?

就像,我想知道这是否是一个有用的比较。我之所以这样做,是因为我认为如果你从它们是外星人的想法开始,它可以让你将植物视为与我们非常不同,并从一张白板开始,就像,好吧,这种机制会如何发生?它会如何根据这种植物的结构形态来模仿其他东西,而不是像,我们会怎么做?动物会怎么做?那么植物应该怎么做呢?所以我认为就像,

我喜欢把植物想象成外星人的想法,因为你可以非常开明地思考。我们有这种将进化视为线性的倾向,你将人类置于顶端,植物置于底部。嗯。

就像海绵靠近底部,无论如何。就像你正在向上进化,成为一种更高阶的生物,这在某种程度上更有价值。人们通常认为植物不成熟且进化程度较低。那些展示猿类进化成人类的图表非常具有误导性,因为它们看起来再次是线性的。是的。

但实际上,植物已经存在了大约 5 亿年。我们只存在了其中的一小部分时间。植物进化得非常成熟。它们只是进化到做不同的事情。它们进化到满足不同的需求。就像它们非常擅长寻找阳光一样。他们做得很好。它们只是在生长,美丽,做它们的事情,就像我们一样进化得很好。完全正确。完全正确。

本吉·琼斯报道了这一集,由我曼宁·阮制作。布莱恩·雷斯尼克、凯瑟琳·威尔斯、梅雷迪思·霍德诺特和诺姆·哈森菲尔德进行了编辑。克里斯蒂安·阿亚拉的混音和声音设计,诺姆的音乐,佐伊·穆利克的事实核查。尼尔·迪内西亚正在准备一些南印度滤泡咖啡,伯德·平克顿低下身子去捡起大声旋转的便士,但它纹丝不动。然后,当她开始用力拉时……

便士开始旋转她。特别感谢林肯·塔兹、利兹·哈斯韦尔、西蒙·吉尔罗伊、弗朗蒂塞克·贝卢什卡、费利佩·阿米希塔以及所有与我们一起大胆思考的植物生物学家。如果您对本集有任何想法或节目建议,请给我们发电子邮件。我们的邮箱是 [email protected]。如果您给我们留下评论或评分,我们也会非常高兴。无法解释是 Vox Media 播客网络的一部分,我们下周再见。我个人……

另外,我正在尝试进行一项实验,因为我买了一株植物。不,你没有。是的。不,你没有。我很高兴地发现,西部有一家苗圃出售三叶木通植物。它们来自插枝。他们已经拥有它们一段时间了。他们给我寄了一株。整个过程大约花费了 17 美元。等等,什么?

它真的在你家里吗?它真的在我家里。你能给我看看吗?是的,稍等一下。好的。等等。哦,它太小了。丑陋的植物。不。说到尊重植物。你刚才说什么?没什么。我正在对植物非常粗鲁,你是这么说的吗?不。好的。这是我的三叶木通植物,我的模拟植物。

哇,它非常小。我知道。当我打开包裹时,我真的很期待看到,我不知道,一株正常大小的植物。这就像,这就像叶子实际上只有指甲盖大小,它只有大约 8 英寸高,而且状态不是很好。但这可能是因为它经历了旅程。但我将把它放在……

我的其他植物之一旁边。我甚至不知道它的名字。是的。我很兴奋地种植这种植物并看看会发生什么。哇。你最好让它活下来。我会随时更新你的。