La domanda "le piante sono intelligenti?" è scientificamente legittima e controversa allo stesso tempo. Dipende tutto da come si definisce l'intelligenza. Se per intelligenza intendiamo la capacità di percepire l'ambiente, integrare le informazioni, adattare il comportamento e risolvere problemi: la ricerca degli ultimi vent'anni ha accumulato prove solide che le piante fanno tutto questo, in modi che non richiedono né neuroni né cervello. Se per intelligenza intendiamo la coscienza, la soggettività, la capacità di provare esperienze: qui la scienza è molto più cauta e il dibattito è aperto. La neurobiologia vegetale (plant neurobiology o plant signaling and behavior) è la disciplina scientifica che studia questi fenomeni. Nata ufficialmente nel 2005 con la fondazione della Society of Plant Signaling and Behavior, ha aperto un dibattito ricco e a tratti aspro nella comunità scientifica. I padri fondatori della disciplina includono Stefano Mancuso (Università di Firenze) e František Baluška (Università di Bonn): i loro lavori hanno portato la questione dell'intelligenza vegetale dal laboratorio al dibattito pubblico, non senza polemiche.

Cosa fa una pianta che ricorda l'intelligenza

Le piante mostrano comportamenti che, in un animale, attribuiremmo all'intelligenza senza esitazione. Integrazione di molteplici segnali ambientali: una pianta di pomodoro attaccata da un bruco riceve simultaneamente segnali meccanici (danni fisici alle foglie), chimici (saliva del bruco), luminosi e li integra producendo una risposta difensiva complessa: chiusura degli stomi, produzione di tannini e altri composti difensivi, segnali verso le foglie non ancora attaccate. Questa integrazione multi-sensoriale è uno degli elementi fondamentali dell'intelligenza adattiva. Decisioni basate sul contesto: la pianta di grano in condizioni di luce scarsa investe di più nel fusto alto e sottile (per raggiungere la luce) e meno nelle radici. La stessa pianta in condizioni di siccità investe di più nelle radici profonde. Questa allocazione adattiva delle risorse è una forma di decision-making contestuale. Comunicazione precisa con risposte adattive: la pianta di mais attaccata dalla larva di nottuidae rilascia composti volatili che attraggono le vespe parassitoidi nemici naturali delle larve. Sta "chiedendo aiuto" in modo preciso e selettivo a un alleato specifico. Sono stati documentati oltre 1.700 composti volatili con funzione comunicativa nelle piante. Problem solving spaziale: le radici navigano nel terreno aggirandosi intorno agli ostacoli, trovando percorsi verso l'acqua e i nutrienti attraverso gradienti chimici, fisici ed elettrici. Questo comportamento di navigazione spaziale è, nei sistemi biologici dotati di cervello, considerato una prova di elaborazione intelligente dell'informazione spaziale.

I segnali elettrici nelle piante: l'analogo del segnale nervoso

Uno degli argomenti più controversi della neurobiologia vegetale è l'esistenza di segnali elettrici nelle piante simili ai potenziali d'azione neuronali degli animali. Le evidenze: potenziali elettrici simili ai potenziali d'azione degli animali sono stati registrati nelle piante dal XIX secolo (Jagadish Chandra Bose, 1900). L'esempio più noto è la Mimosa pudica (la pianta sensitiva): quando viene toccata, un segnale elettrico viaggia rapidamente attraverso il fusto causando la rapida chiusura delle foglie in pochi decimi di secondo. Segnali elettrici simili viaggiano nelle piante in risposta a ferite, cambiamenti di temperatura, attacchi di erbivori. La velocità di trasmissione (1-10 cm/secondo) è molto più lenta di quella neuronale animale (1-100 m/secondo) ma è reale e documentata con tecniche elettrofisiologiche. Il glutammato come "neurotrasmettitore" vegetale: uno studio fondamentale di Toyota et al. (Science, 2018) ha dimostrato che nelle piante di Arabidopsis thaliana (il moscerino dell'uva della botanica: la pianta modello della ricerca) le ferite alle foglie attivano un'onda di glutammato che si propaga rapidamente attraverso la pianta, mediata dai recettori del glutammato (omologhi di quelli neuronali animali). Il glutammato è il principale neurotrasmettitore eccitatorio del sistema nervoso animale: il fatto che lo stesso molecola con funzione simile esista nelle piante ha profonde implicazioni.

Il dibattito scientifico: chi contesta la neurobiologia vegetale

La neurobiologia vegetale non è accettata unanimemente dalla comunità scientifica. Le principali critiche: il problema dell'antropomorfismo: attribuire alle piante termini come "intelligenza", "memoria", "apprendimento", "comportamento" è considerato da molti botanici fuorviante perché implica analogie con i processi mentali animali che non sono giustificate. I processi biochimici delle piante sono complessi ma diversi fondamentalmente dalla neurobiologia animale. La mancanza di sostrato computazionale: l'intelligenza (in senso forte) richiede un sistema in grado di elaborare informazioni in modo flessibile e rapido. Le reti vascolari delle piante e i sistemi di segnalazione chimica hanno latenze di ore o giorni, non i millisecondi dei sistemi neurali. L'efficienza evolutiva senza intelligenza: la complessità adattiva delle piante può essere spiegata completamente dalla selezione naturale che ha favorito risposte biochimiche complesse a stimoli ambientali, senza richiedere alcuna forma di elaborazione centrale dell'informazione. 33 botanici di fama internazionale hanno firmato nel 2007 un articolo critico su Trends in Plant Science sostenendo che i termini della neurobiologia vegetale sono fuorvianti e non giustificati dai dati. La risposta dei neurobiologi vegetali: il dibattito terminologico è valido, ma i fenomeni descritti (segnali elettrici, memoria comportamentale, comunicazione precisa, problem solving spaziale) sono reali e richiedono una spiegazione scientifica. Chiamarli con altri nomi non li fa scomparire.

Stefano Mancuso e la scuola italiana: un contributo mondiale

Stefano Mancuso, professore di neurobiologia vegetale all'Università di Firenze e fondatore del Laboratorio Internazionale di Neurobiologia Vegetale (LINV), è la figura italiana di maggiore risonanza internazionale in questo campo. I suoi contributi scientifici più rilevanti: dimostrazione dell'esistenza di zone apicali radicali (root apex) con funzione analoga a quella del cervello nel dirigere il comportamento delle radici (Mancuso, Viola, Plant Signaling and Behavior, 2008), evidenze di comunicazione elettrica nelle piante come sistema di trasmissione rapida delle informazioni attraverso il corpo vegetale, studi sulla cognizione delle radici come sistema di navigazione distribuita. I suoi libri di divulgazione (Verde Brillante: Sensibilità e Intelligenza del Mondo Vegetale; Plant Revolution; The Revolutionary Genius of Plants) hanno portato la neurobiologia vegetale al grande pubblico in oltre 30 paesi. Il LINV di Firenze collabora con la NASA sulla coltivazione di piante nello spazio e con l'ESA per la comprensione del comportamento vegetale in condizioni di microgravità. La scuola italiana di neurobiologia vegetale ha una visibilità scientifica internazionale sproporzionata rispetto alla dimensione della comunità scientifica nazionale: un caso raro di eccellenza accademica italiana riconosciuta a livello mondiale.

L'intelligenza distribuita: il modello vegetale

Uno degli aspetti più affascinanti dell'intelligenza vegetale è la sua natura distribuita. Un animale ha un cervello centralizzato che elabora le informazioni e invia comandi al corpo. Una pianta non ha un centro: ogni parte del corpo vegetale ha capacità di rilevare, rispondere e adattarsi in modo relativamente autonomo. Il modello distribuito ha vantaggi evolutivi straordinari: resistenza ai danni (un erbivoro può mangiare il 90% di una pianta senza ucciderla: nessun animale con cervello centralizzato sopravvive alla distruzione del 90% del cervello), scalabilità (la stessa "intelligenza" funziona in un'Arabidopsis di 5 cm e in una Sequoia di 100 metri e 2.000 anni), modularità (ogni organo ha autonomia funzionale: la foglia "decide" di chiudere gli stomi in risposta alla siccità anche se recisa dalla pianta). Questo modello di intelligenza distribuita è quello che gli ingegneri di intelligenza artificiale cercano di replicare nei sistemi multi-agente e nelle reti neurali distribuite. Le piante hanno risolto questo problema di ottimizzazione milioni di anni prima che i neuroni esistessero.