Frågan "Är växter intelligenta?" är både vetenskapligt legitim och kontroversiell. Det beror helt på hur du definierar intelligens. Om intelligens betyder förmågan att uppfatta miljön, integrera information, anpassa beteende och lösa problem: forskningen under de senaste tjugo åren har samlat på sig solid evidens för att växter gör allt detta, på sätt som inte kräver varken neuroner eller en hjärna. Om intelligens betyder medvetande, subjektivitet, förmågan att ha upplevelser: här är vetenskapen mycket mer försiktig och debatten förblir öppen. Växtneurobjologi (växternas signalering och beteende) är den vetenskapliga disciplin som studerar dessa fenomen. Officiellt grundad 2005 med inrättandet av Society of Plant Signaling and Behavior, har den väckt en rik och ibland het debatt inom vetenskapliga kretsar. Disciplinens grundare inkluderar Stefano Mancuso (Florens universitet) och František Baluška (Bonns universitet): deras arbete förde frågan om växternas intelligens från laboratoriet till offentlig debatt, inte utan kontroverser.

Vad växter gör som liknar intelligens

Växter uppvisar beteenden som vi, om det gällde ett djur, utan tvekan skulle tillskriva intelligens. Integration av flera miljösignaler: en tomatplanta som attackeras av en larv mottar samtidigt mekaniska signaler (fysisk skada på bladen), kemiska signaler (larvens saliv), ljussignaler, och integrerar dem för att producera ett komplext försvarssvar: stängning av stomaterna, produktion av tanniner och andra försvarsstoffer, sändning av signaler till blad som ännu inte är attackerade. Denna multi-sensoriska integration är ett av de grundläggande elementen i adaptiv intelligens. Kontextbaserat beslutsfattande: en veteplanta i låga ljusförhållanden investerar mer i en lång, tunn stam (för att nå ljuset) och mindre i rötter. Samma planta under torka investerar mer i djupa rötter. Denna adaptiva resursfördelning är en form av kontextuellt beslutsfattande. Precis kommunikation med adaptiva svar: en majsplanta som attackeras av nattaktiva fjärilslarver frigör flyktiga ämnen som attraherar parasitoidgetingar—naturliga fiender till larverna. Det är att "be om hjälp" på ett precist och selektivt sätt från en specifik allierad. Över 1 700 flyktiga ämnen med kommunikativ funktion har dokumenterats i växter. Rumslig problemlösning: rötter navigerar genom jorden genom att manövrerar runt hinder, hittar vägar till vatten och näringsämnen genom kemiska, fysiska och elektriska gradienter. Detta rumsliga navigationsbeteende betraktas, i biologiska system utrustade med hjärna, som bevis på intelligent bearbetning av rumslig information.

Elektriska signaler i växter: motsvarigheten till nervimpulser

Ett av de mest kontroversiella argumenten inom växtneurobjologi är förekomsten av elektriska signaler i växter som liknar actionpotentialer i djurens neuroner. Evidensen: elektriska potentialer som liknar djurens actionpotentialer har registrerats i växter sedan 1800-talet (Jagadish Chandra Bose, 1900). Det mest kända exemplet är Mimosa pudica (den känsliga växten): när den rörs, färdas en elektrisk signal snabbt genom stammen, vilket får bladen att stängas snabbt på tiondels sekunder. Liknande elektriska signaler färdas genom växter som svar på sår, temperaturförändringar och herbivorbattacker. Överföringshastigheten (1-10 cm/sekund) är mycket långsammare än djurens nervösa överföring (1-100 m/sekund) men är verklig och dokumenterad med hjälp av elektrofysiologiska tekniker. Glutamat som växternas "neurotransmittor": en banbrytande studie av Toyota et al. (Science, 2018) visade att i Arabidopsis thaliana-växter (botaniens fruktfluga: forskningens modellväxt), sår på blad aktiverar en glutamatvåg som sprider sig snabbt genom växten, förmedlad av glutamatreceptorer (homologa till de i djurens neuroner). Glutamat är den primära excitatoriska neurotransmittorn i djurens nervsystem: det faktum att samma molekyl med liknande funktion finns i växter har djupgående implikationer.

Den vetenskapliga debatten: vem ifrågasätter växtneurobjologi

Växtneurobjologi accepteras inte enhälligt av det vetenskapliga samfundet. De huvudsakliga kritikpunkterna: antropomorfismproblemet: att tillskriva växter termer som "intelligens," "minne," "lärande," "beteende" anses av många botanister vilseledande eftersom det innebär analogier med djurens mentala processer som inte är berättigade. Växternas biokemiska processer är komplexa men fundamentalt olika från djurens neurobjologi. Bristen på beräkningsunderlag: intelligens (i stark mening) kräver ett system som kan bearbeta information flexibelt och snabbt. Växternas kärlsystem och kemiska signaleringssystem har latenser på timmar eller dagar, inte millisekunder som nervsystem. Evolutionär effektivitet utan intelligens: växternas adaptiva komplexitet kan helt förklaras genom naturligt urval som favoriserar komplexa biokemiska svar på miljöstimuli, utan att kräva någon form av central informationsbearbetning. År 2007 undertecknade 33 internationellt kända botanister en kritisk artikel i Trends in Plant Science där de hävdade att växtneurobjologiterminologi är vilseledande och inte berättigad av data. Svaret från växtneurobjologer: terminologidebatten är giltig, men de fenomen som beskrivs (elektriska signaler, beteendemässigt minne, precis kommunikation, rumslig problemlösning) är verkliga och kräver vetenskaplig förklaring. Att kalla dem något annat gör dem inte försvinna.

Stefano Mancuso och den italienska skolan: ett globalt bidrag

Stefano Mancuso, professor i växtneurobjologi vid Florens universitet och grundare av International Laboratory of Plant Neurobiology (LINV), är den italienska figuren med störst internationell genomslagskraft inom detta område. Hans viktigaste vetenskapliga bidrag: demonstration av förekomsten av rotapikalzoner med en funktion analog med hjärnan när det gäller att styra rotbeteende (Mancuso, Viola, Plant Signaling and Behavior, 2008), evidens för elektrisk kommunikation i växter som ett system för snabb informationsöverföring genom växtens kropp, studier av rotkognition som ett distribuerat navigationssystem. Hans populärvetenskapliga böcker (Verde Brillante: Sensibilità e Intelligenza del Mondo Vegetale; Plant Revolution; The Revolutionary Genius of Plants) har förmedlat växtneurobjologi till allmänheten i över 30 länder. Florens LINV samarbetar med NASA om odling av växter i rymden och med ESA om förståelse av växtbeteende under mikrogravitationsförhållanden. Den italienska växtneurobjologiskolan har internationell vetenskaplig synlighet oproportionerlig mot storleken på det nationella vetenskapliga samfundet: ett sällsynt fall av italiensk akademisk excellens erkänd världen över.

Distribuerad intelligens: växtmodellen

En av de mest fascinerande aspekterna av växternas intelligens är dess distribuerade karaktär. Ett djur har en centraliserad hjärna som bearbetar information och skickar kommandon till kroppen. En växt har inget centrum: varje del av växtens kropp har förmågan att detektera, svara och anpassa sig relativt autonomt. Den distribuerade modellen erbjuder extraordinära evolutionära fördelar: skaderesiliens (en herbivore kan äta 90% av en växt utan att döda den: inget djur med en centraliserad hjärna överlever förstöringen av 90% av sin hjärna), skalbarhet (samma "intelligens" fungerar i en 5 cm Arabidopsis och i en 100-meter, 2 000 år gammal sekvoja), modularitet (varje organ har funktionell autonomi: ett blad "bestämmer" sig för att stänga sina stomatera som svar på torka även om det är avskuret från växten). Denna distribuerade intelligensmodell är vad artificiell intelligens-ingenjörer försöker replikera i multi-agent-system och distribuerade neurala nätverk. Växter löste detta optimeringsproblem miljoner år innan neuroner ens existerade.