Sind Pflanzen schlauer als wir denken? Cornell-Wissenschaftler haben in Goldrutenpflanzen eine Form der Intelligenz entdeckt

Goldrute-Pflanzen können andere Pflanzen in der Nähe durch den Anteil des dunkelroten Lichts wahrnehmen und ihre Reaktionen anpassen, wenn sie von Pflanzenfressern gefressen werden, was auf eine Form der Pflanzenintelligenz schließen lässt. Andre Kessler, ein chemischer Ökologe, verteidigt die Pflanzenintelligenz, indem er sie als die Fähigkeit definiert, Probleme auf der Grundlage von Umweltinformationen zu lösen. Seine Forschung zeigt, dass Goldrute Chemikalien freisetzt, um benachbarten Pflanzen zu signalisieren, Abwehrkräfte gegen Schädlinge aufzubauen. Dieses adaptive Verhalten und die Kommunikation durch VOCs legen nahe, dass Pflanzen Informationen verarbeiten und flexibel auf ihre Umgebung reagieren können, was traditionelle Vorstellungen von Intelligenz in Frage stellt. Bildnachweis: SciTechDaily.com

Neue Forschungsergebnisse zeigen, dass Goldrutenpflanzen eine Form der Intelligenz aufweisen, indem sie ihre Reaktionen auf Pflanzenfresser basierend auf der Anwesenheit von Pflanzen in der Nähe und Umweltreizen anpassen, was traditionelle Definitionen von Intelligenz in Frage stellt.

Goldrute kann andere Pflanzen in der Nähe sehen, ohne sie jemals zu berühren, indem sie die Anteile des tiefroten Lichts wahrnimmt, das von den Blättern reflektiert wird. Wenn Pflanzenfresser eine Goldrute fressen, passen sie ihre Reaktion daran an, ob sich eine andere Pflanze in der Nähe befindet oder nicht. Ist diese Art der flexiblen, adaptiven Reaktion in Echtzeit ein Zeichen der Intelligenz von Pflanzen?

Diese Frage ist nicht leicht zu beantworten, aber Andre Kessler, ein chemischer Ökologe, plädierte in einem kürzlich in der Zeitschrift erschienenen Artikel für die Intelligenz von Pflanzen Pflanzensignale und Verhalten.

Definition der Intelligenz in Pflanzen

„Es gibt mehr als 70 veröffentlichte Definitionen von Intelligenz und es gibt keine Einigkeit darüber, was Intelligenz ist, selbst innerhalb eines bestimmten Bereichs“, sagte Kessler, Professor an der Abteilung für Ökologie und Evolutionsbiologie am College of Agriculture and Life Sciences.

Viele Menschen glauben, dass Intelligenz ein zentrales Nervensystem erfordert, in dem elektrische Signale als Medium zur Informationsverarbeitung dienen. Einige Pflanzenbiologen assoziieren die Gefäßsysteme einer Pflanze mit dem Zentralnervensystem und vermuten, dass eine Art zentrale Einheit in der Pflanze es ihnen ermöglicht, Informationen zu verarbeiten und darauf zu reagieren. Doch Kessler ist mit dieser Idee entschieden nicht einverstanden.

Goldrute-Pflanze.

„Es gibt keine guten Beweise für Homologe mit dem Nervensystem, obwohl wir in Pflanzen deutlich elektrische Signale sehen, aber die Frage ist, wie wichtig dieses Signal für die Fähigkeit einer Pflanze ist, Umweltsignale zu verarbeiten?“ Er hat gesagt.

Um ihre Argumente für Pflanzenintelligenz vorzubringen, haben Kessler und Co-Autor Michael Mueller, ein Doktorand in seinem Labor, ihre Definition auf die grundlegendsten Elemente eingegrenzt: „die Fähigkeit, Probleme auf der Grundlage von Informationen zu lösen, die man aus der Umwelt erhält.“ „Auf ein bestimmtes Ziel hin“, sagte Kessler.

Als Fallstudie verweist Kessler auf seine frühere Forschung zu Goldrutenpflanzen und deren Reaktionen, wenn sie von Schädlingen gefressen werden. Wenn Blattkäferlarven die Blätter einer Goldrutenpflanze fressen, sondert die Pflanze eine Chemikalie ab, die dem Insekt mitteilt, dass die Pflanze beschädigt ist und eine schlechte Nahrungsquelle darstellt. Diese in der Luft befindlichen Chemikalien, sogenannte flüchtige organische Verbindungen (VOCs), werden auch von benachbarten Goldrutenpflanzen aufgenommen und veranlassen diese, ihre eigenen Abwehrkräfte gegen die Käferlarven aufzubauen. Auf diese Weise transportiert die Goldrute Pflanzenfresser zu Nachbarn und verteilt den Schaden.

Experimente und Beobachtungen

In Papier 2022 Im Magazin die Pflanzen, Kessler und Co-Autor Alexander Chota, Ph.D. ’21 führten Experimente durch, um zu zeigen, dass Goldrute auch größere Anteile von tiefrotem Licht wahrnehmen kann, das von den Blättern benachbarter Pflanzen reflektiert wird. Wenn Nachbarn anwesend sind und Käfer Goldruten fressen, investieren sie mehr in die Toleranz gegenüber Pflanzenfressern, indem sie schneller wachsen, beginnen aber auch, Abwehrstoffe zu produzieren, die den Pflanzen helfen, Insektenschädlingen zu widerstehen. In Abwesenheit von Nachbarn greifen Pflanzen beim Verzehr nicht auf exponentielles Wachstum zurück und die chemischen Reaktionen von Pflanzenfressern unterscheiden sich deutlich, obwohl sie immer noch sehr große Mengen an Pflanzenfressern tolerieren können.

„Das passt zu unserer Definition von Intelligenz“, sagte Kessler. „Abhängig von den Informationen, die sie aus der Umgebung erhält, ändert die Pflanze ihr Standardverhalten.“

Benachbarte Goldruten zeigen ebenfalls Intelligenz, wenn sie VOCs sehen, die auf das Vorhandensein eines Schädlings hinweisen. „Flüchtige Emissionen eines Nachbarn sind ein Hinweis auf zukünftige Pflanzenfresser“, sagte Kessler. „Sie können ein Umweltsignal nutzen, um die zukünftige Situation vorherzusagen und dann entsprechend zu handeln.“

Die Anwendung des Intelligenzkonzepts auf Pflanzen könnte zu neuen Hypothesen über die Mechanismen und Funktionen der chemischen Kommunikation von Pflanzen führen und gleichzeitig das Denken der Menschen darüber verändern, was Intelligenz wirklich bedeutet, sagte Kessler.

Auch die letzte Idee kam zum richtigen Zeitpunkt künstliche Intelligenz Es ist ein Thema von aktuellem Interesse. Er sagte zum Beispiel, dass KI keine Probleme in Richtung eines Ziels löst, zumindest noch nicht. „Künstliche Intelligenz ist nach unserer Definition von Intelligenz nicht einmal intelligent“, sagte er. Stattdessen verlässt es sich auf Muster, die es in den Informationen identifiziert, auf die es Zugriff hat.

Die Idee, die Kessler interessierte, kam in den 1920er Jahren von Mathematikern, die vermuteten, dass Pflanzen eher wie Bienenstöcke funktionieren könnten. In diesem Fall verhält sich jeder Bienenstock wie eine einzelne Biene und die gesamte Pflanze ähnelt einem Bienenstock.

„Das bedeutet, dass das Gehirn der Pflanze die gesamte Pflanze ist, ohne dass eine zentrale Koordination erforderlich ist“, sagte Kessler.

Anstelle elektrischer Signale gibt es im gesamten Superorganismus chemische Signale. Studien anderer Forscher haben gezeigt, dass jede Pflanzenzelle über eine Breitspektrum-Lichtwahrnehmung und sensorische Moleküle verfügt, um sehr spezifische flüchtige Verbindungen benachbarter Pflanzen zu erkennen.

„Sie können ihre Umgebung sehr genau riechen; das kann, soweit wir wissen, jede Zelle.“ Die Zellen mögen zwar spezialisiert sein, aber sie nehmen auch alle die gleichen Dinge wahr und kommunizieren über chemische Signale, um eine kollektive Reaktion im Wachstum oder Stoffwechsel anzuregen . „Diese Idee ist für mich sehr attraktiv.“

Referenz: „Induzierte Resistenz gegen Pflanzenfresser und intelligente Pflanzen“ von Andre Kessler und Michael B. Müller, 30. April 2024, Pflanzensignale und Verhalten.
doi: 10.1080/15592324.2024.2345985

Dieses Papier wurde durch ein Stipendium des New Botanists Fund unterstützt.