Sekilas, tumbuhan Malvaceae Lavatera cretica hanyalah tumbuhan liar yang tidak mencolok. Mallow ini memiliki bunga berwarna merah muda dan daun lebar datar yang mengikuti sinar matahari pada siang hari. Namun, apa yang dilakukan bunga di malam hari telah menarik perhatian komunitas ilmiah ke tanaman sederhana tersebut. Beberapa jam sebelum fajar, tanaman mulai memutar daunnya ke arah matahari terbit. Malva sepertinya ingat di mana dan kapan matahari terbit di hari-hari sebelumnya, dan menunggu dia di sana.
Ketika para ilmuwan di laboratorium mencoba membingungkan mallow dengan mengubah lokasi sumber cahaya, mallow mempelajari arah baru. Tetapi apa arti pernyataan ini secara umum - bahwa tanaman mampu mengingat dan belajar?
Gagasan bahwa tumbuhan dapat bertindak secara cerdas, belum lagi kemampuan belajar dan pembentukan memori, hingga saat ini merupakan sudut pandang marjinal. Ingatan pada dasarnya dianggap sebagai fenomena kognitif, sedemikian rupa sehingga beberapa ilmuwan menganggap kehadiran mereka sebagai indikasi yang diperlukan dan cukup bahwa tubuh memiliki jenis pemikiran dasar. Dibutuhkan otak untuk membentuk ingatan, dan tumbuhan bahkan tidak memiliki sistem saraf dasar seperti yang dimiliki serangga dan cacing.
Namun, selama sepuluh tahun terakhir, pandangan ini mendapat tantangan. Mallow tidak terkecuali. Tanaman bukan hanya automata organik pasif. Sekarang kita tahu bahwa mereka dapat merasakan dan mengintegrasikan informasi tentang lusinan variabel alami, dan menerapkan pengetahuan ini untuk perilaku yang fleksibel dan adaptif.
Misalnya, tanaman dapat mengenali apakah tanaman tetangga terkait atau tidak dan menyesuaikan strategi pemberian makannya.
Impatiens pallida adalah salah satu dari beberapa spesies yang diketahui menghabiskan sebagian besar sumber dayanya untuk menumbuhkan daun daripada akar di hadapan orang luar - sebuah taktik yang tampaknya ditujukan untuk bersaing memperebutkan sinar matahari. Dikelilingi oleh tanaman terkait, sentuh-saya-tidak menggeser prioritas. Selain itu, tumbuhan mampu membangun pertahanan tertarget yang canggih sebagai respons terhadap identifikasi predator tertentu. Kambing Tal berbunga kecil (Arabidopsis thaliana) dapat melacak getaran ulat pemakannya dan melepaskan minyak dan bahan kimia khusus untuk mengusir serangga.
Tumbuhan juga berkomunikasi satu sama lain dan dengan organisme lain, seperti parasit dan mikroba, menggunakan banyak saluran - ini termasuk, misalnya, "jaringan mikoriza" jamur yang menghubungkan sistem akar berbagai tumbuhan seperti semacam Internet bawah tanah.
Mungkin tidak terlalu mengejutkan, bahwa tumbuhan mampu belajar dan menggunakan ingatan untuk membuat prediksi dan keputusan.
Video promosi:
Apa yang termasuk dalam konsep "belajar" dan "ingatan" jika kita berbicara tentang tumbuhan? Contoh paling jelas dalam diskusi ini adalah proses vernalisasi, di mana beberapa tanaman harus terkena suhu rendah agar bisa mekar di musim semi. Memori musim dingin membantu tanaman membedakan musim semi ketika penyerbuk seperti lebah sibuk dan musim gugur ketika mereka bebas, dan keputusan untuk mekar pada waktu yang salah dapat menimbulkan konsekuensi yang merusak bagi reproduksi.
Di tanaman eksperimental favorit ahli biologi, Tal's reticulatus, gen yang disebut Flowering Locus C (FLC) menghasilkan bahan kimia yang mencegah bunga putih kecilnya membuka. Namun, ketika tanaman mengalami musim dingin yang panjang, produk sampingan dari gen lain mengukur durasi paparan suhu dingin dan menekan FLC dalam sejumlah besar sel selama cuaca dingin. Saat musim semi tiba dan hari-hari bertambah panjang, tanaman yang memiliki kadar FLC rendah akibat hawa dingin bisa mulai mekar. Namun, mekanisme anti-FLC membutuhkan paparan cuaca dingin yang lama agar bekerja secara efektif, daripada periode suhu yang berfluktuasi singkat.
Yang disebut memori epigenetik terlibat di sini. Bahkan setelah tanaman vernalisasi dikembalikan ke kondisi hangat, kandungan FLC tetap pada tingkat rendah karena perubahan model tanda kromatin. Ini adalah protein dan radikal kecil yang menempel pada DNA di dalam sel dan memengaruhi aktivitas gen. Pemodelan ulang kromatin bahkan dapat diteruskan ke generasi berikutnya dari sel yang terpisah, sehingga generasi terakhir "mengingat" musim dingin yang lalu. Jika periode dingin sudah cukup lama, tanaman dengan beberapa sel yang belum terkena dingin masih bisa mekar di musim semi karena modifikasi kromatin terus menghambat ekspresi FLC.
Tapi apakah itu benar-benar sebuah kenangan? Ahli botani yang mempelajari memori epigenetik akan menjadi orang pertama yang setuju bahwa itu secara fundamental berbeda dari apa yang dipelajari oleh para ilmuwan kognitif.
Apakah istilah ini hanya konvensi alegoris yang menggabungkan kata "memori" yang sudah dikenal dengan bidang epigenetik yang belum dikenal? Atau apakah kesamaan antara perubahan seluler dan ingatan pada tingkat organisme mengungkapkan kepada kita kedalaman yang tidak diketahui tentang apa sebenarnya ingatan itu?
Memori epigenetik dan "otak" memiliki satu kesamaan - perubahan konstan dalam perilaku atau keadaan sistem yang disebabkan oleh patogen alami dari masa lalu. Namun deskripsi ini tampaknya terlalu umum, karena juga mencakup proses seperti kerusakan jaringan dan perubahan metabolisme. Mungkin pertanyaan yang menarik di sini bukanlah apakah ingatan diperlukan untuk aktivitas kognitif atau tidak, melainkan jenis memori apa yang menunjukkan keberadaan proses kognitif yang mendasarinya, dan apakah proses ini ada pada tumbuhan. Dengan kata lain, daripada melihat "ingatan" itu sendiri, ada baiknya mengeksplorasi pertanyaan yang lebih mendasar tentang bagaimana ingatan diperoleh, dibentuk, atau dipelajari.
"Tumbuhan ingat," kata ahli ekologi perilaku Monica Galliano dalam wawancara radio baru-baru ini. "Mereka tahu persis apa yang sedang terjadi." Di University of Western Australia, Galliano mempelajari tumbuhan menggunakan teknik pembelajaran perilaku yang dikembangkan untuk hewan. Dia berpendapat bahwa jika tumbuhan dapat menunjukkan hasil yang menunjukkan bahwa organisme hidup lain dapat belajar dan menyimpan ingatan, kita harus sama-sama mempertimbangkan kemungkinan tumbuhan juga memiliki kemampuan kognitif ini. Salah satu bentuk pembelajaran yang telah mereka pelajari secara mendetail adalah adaptasi, di mana organisme hidup yang terpapar patogen yang tidak terduga tetapi tidak berbahaya (kebisingan, kilatan, atau cahaya) nantinya akan menunjukkan respons proaktif yang akan memudar seiring waktu.
Bayangkan Anda memasuki ruangan dengan lemari es yang berdengung: pada awalnya itu mengganggu, tetapi sebagai aturan, Anda terbiasa dengannya dan, kemungkinan besar, setelah beberapa saat, Anda bahkan akan berhenti memperhatikan suara ini. Adaptasi lengkap mengandaikan rangsangan tertentu, oleh karena itu, dengan diperkenalkannya rangsangan yang berbeda dan berpotensi berbahaya, hewan tersebut memicu tanggapan pertahanan baru.
Bahkan di ruangan yang bising, Anda cenderung tersentak saat mendengar suara benturan keras. Ini disebut kelegaan habituasi dan inilah yang membedakan pembelajaran sejati dari jenis perubahan lain, seperti kelelahan.
Pada tahun 2014, Galliano dan rekan-rekannya menguji kemampuan belajar mimosa setiap tahun yang memalukan, kecil, dan merayap. Daunnya melengkung sebagai respons terhadap ancaman. Galliano dan rekan-rekannya menjatuhkan mimosa dari ketinggian (yang, pada prinsipnya, tidak mungkin terjadi pada tanaman dalam sejarah evolusinya), dan tanaman mengetahui bahwa mimosa itu aman dan tidak menunjukkan reaksi melipat. Namun, respons diamati ketika tanaman itu tiba-tiba terguncang. Selain itu, para ilmuwan menemukan bahwa adaptasi mimosa yang pemalu juga ditentukan secara kontekstual. Tanaman belajar lebih cepat di lingkungan yang remang-remang di mana menutup daun lebih mahal karena kelangkaan penerangan dan kebutuhan pengamat untuk menghemat energi. (Tim Galliano bukanlah yang pertama menerapkan pendekatan pembelajaran perilaku pada tanaman seperti mimosa yang malu-malu,Namun, penelitian sebelumnya tidak selalu dikontrol dengan ketat dan karena itu menghasilkan hasil yang bertentangan.
Tapi bagaimana dengan kemampuan belajar yang lebih kompleks?
Kebanyakan hewan juga mampu belajar terkondisi dan asosiatif, di mana mereka belajar bahwa dua rangsangan dipasangkan satu sama lain. Inilah yang memungkinkan Anda untuk mengajari anjing mendekati suara peluit - anjing mulai mengasosiasikan perilaku ini dengan camilan atau kasih sayang.
Dalam studi lain, Galliano dan rekan-rekannya menguji apakah biji kacang polong dapat menghubungkan pergerakan udara dengan ketersediaan cahaya. Mereka menempatkan benih di labirin-Y, salah satu cabangnya digerakkan oleh udara - itu juga yang paling terang. Tanaman kemudian dibiarkan tumbuh di labirin, dan para ilmuwan berharap untuk melihat apakah mereka akan menguasai asosiasi tersebut. Hasilnya positif: mereka menunjukkan bahwa tanaman menguasai respons yang dikondisikan dengan cara yang ditentukan oleh situasi.
Ada bukti yang berkembang bahwa tumbuhan memiliki beberapa dari kemampuan belajar hewan yang melekat. Mengapa butuh waktu lama untuk menyadari hal ini? Anda bisa melakukan sedikit eksperimen. Coba lihat gambar ini. Apa yang digambarkan di sini?
Sebagian besar akan menyebutkan kelas umum hewan dalam gambar ("dinosaurus") dan mendeskripsikan apa yang mereka lakukan ("berkelahi", "melompat"), atau - jika ada penggemar dinosaurus - menunjuk hewan tertentu ("driptosaurus"). Lumut, rumput, semak dan pohon jarang disebutkan - sebagian besar akan dianggap sebagai latar belakang acara utama, "medan perang" hewan.
Pada tahun 1999, ahli biologi James Wandersee dan Elizabeth Schuessler menjuluki fenomena kebutaan tumbuhan ini - kecenderungan untuk mengabaikan potensi, perilaku, dan peran aktif tumbuhan yang unik di alam. Kami memperlakukan mereka sebagai elemen latar belakang dan bukan sebagai agen aktif ekosistem.
Dalam banyak hal, kebutaan ini disebabkan oleh sejarah, kita berbicara tentang sisa-sisa filosofis dari paradigma yang telah lama dihapuskan yang terus mempengaruhi pemahaman kita tentang alam. Banyak ilmuwan masih dipengaruhi oleh konsep Aristotelian yang terkenal tentang scala naturae, "tangga makhluk", di mana tumbuhan berada di bagian paling bawah dari hierarki kemampuan dan nilai, dan manusia berada di puncak. Aristoteles menekankan pembagian konseptual mendasar antara kehidupan tumbuhan yang tidak bergerak dan tidak peka dan kerajaan hewan yang aktif dan sensitif. Menurutnya, perbedaan antara kerajaan hewan dan kemanusiaan sama pentingnya; dia tidak percaya bahwa hewan memiliki pemikiran yang matang. Setelah penyebaran gagasan ini di Eropa Barat pada awal 1200-an dan selama Renaisans, posisi Aristoteles ini tetap populer secara konstan.
Saat ini, bias sistematis terhadap non-hewan ini dapat disebut zooshavinisme. Ini ada di mana-mana dalam sistem pendidikan, buku pelajaran biologi, tren dalam publikasi ilmiah dan di media. Selain itu, anak-anak yang tumbuh di kota jarang berinteraksi dengan tanaman, jarang merawatnya, dan umumnya kurang memahami dengan baik.
Cara tubuh kita berfungsi - sistem persepsi, perhatian, dan kognisi - berkontribusi pada kebutaan herbal dan prasangka terkait. Tumbuhan tidak menyerang kita, tidak menimbulkan ancaman, dan perilakunya tidak mempengaruhi kita.
Penelitian empiris menunjukkan bahwa mereka tidak diperhatikan sesering hewan, mereka tidak menarik perhatian secepat hewan, dan kita lebih mudah melupakannya daripada hewan. Kami menganggap tumbuhan sebagai objek atau bahkan tidak memperhatikannya sama sekali. Selain itu, perilaku tumbuhan seringkali disebabkan oleh perubahan kimia atau struktur yang begitu kecil, cepat atau lambat sehingga tidak dapat kita amati tanpa peralatan khusus.
Selain itu, karena kita sendiri adalah hewan, lebih mudah bagi kita untuk mengenali perilaku hewan. Penemuan terbaru di bidang robotika menunjukkan bahwa peserta penelitian lebih bersedia untuk mengatribusikan properti seperti emosi, intensionalitas, dan perilaku ke sistem yang meniru perilaku manusia atau hewan.
Kami mengandalkan prototipe antropomorfik untuk mencoba menentukan apakah perilaku itu waras. Ini menjelaskan keengganan intuitif kita untuk mengaitkan kemampuan kognitif dengan tumbuhan.
Namun prasangka mungkin bukan satu-satunya alasan kita mengabaikan potensi kognitif tumbuhan. Beberapa sarjana telah menyatakan keprihatinan bahwa konsep seperti "buta rumput" hanyalah metafora yang membingungkan. Ketika teori kognitif diterapkan pada tumbuhan dengan cara yang tidak terlalu abstrak dan kabur, kata mereka, orang mendapat kesan bahwa tumbuhan berfungsi sangat berbeda dari hewan. Mekanisme tumbuhan itu kompleks dan menakjubkan, mereka mengakui, tetapi itu bukan mekanisme kognitif. Diyakini bahwa kita memberi memori definisi yang begitu luas sehingga kehilangan maknanya, dan bahwa proses seperti adaptasi, pada kenyataannya, bukanlah mekanisme kognitif.
Salah satu cara untuk menyelidiki makna dari proses kognitif adalah dengan memeriksa apakah sistem tersebut menggunakan representasi. Sekumpulan garis berwarna bisa membentuk gambar kucing, representasi kucing, seperti kata "kucing" dalam kalimat ini.
Otak menciptakan representasi elemen lingkungan dan dengan demikian memungkinkan kita untuk menavigasi dalam lingkungan ini. Ketika proses pembentukan representasi gagal, kita dapat mulai membentuk dalam pikiran kita gambar-gambar objek yang sebenarnya tidak ada di dekat kita, misalnya untuk melihat halusinasi. Dan terkadang kita menganggap dunia sedikit salah, memutarbalikkan informasi tentangnya. Aku mungkin salah dengar lirik lagunya - atau bergidik, mengira ada laba-laba merangkak di sepanjang tanganku, padahal itu hanya lalat.
Kemampuan untuk salah menafsirkan informasi yang masuk adalah tanda pasti bahwa sistem menggunakan representasi yang sarat informasi untuk menjelajahi dunia. Ini adalah sistem kognitif.
Saat kita membentuk ingatan, kita cenderung menyimpan beberapa informasi yang ditampilkan ini sehingga kita dapat menggunakannya nanti secara offline. Filsuf Francisco Calvo Garson dari Spanish University of Murcia menyatakan bahwa agar properti atau mekanisme fisik dapat disebut representatif, ia harus "dapat merepresentasikan objek atau peristiwa yang sementara tidak dapat diakses". Ini adalah kemampuan representasi untuk mencerminkan sesuatu yang tidak ada, klaimnya, yang memungkinkan memori dianggap sebagai tanda aktivitas kognitif. Properti atau mekanisme yang tidak dapat berfungsi secara offline tidak dapat dianggap benar-benar kognitif.
Di sisi lain, beberapa ahli mengakui bahwa beberapa representasi hanya dapat berfungsi secara online, yaitu merepresentasikan dan melacak elemen lingkungan secara real time. Kemampuan malam mallow untuk memprediksi di mana matahari akan terbit, jauh sebelum matahari muncul, tampaknya melibatkan representasi offline; Tanaman heliotrop lainnya, yang hanya mengikuti matahari saat bergerak melintasi langit, jelas menggunakan semacam representasi online. Namun organisme yang hanya menggunakan representasi online, kata para ilmuwan, juga dapat dianggap kognitif. Namun, proses dan memori offline adalah bukti yang lebih meyakinkan bahwa tubuh tidak hanya merespons lingkungan secara refleks. Hal ini sangat penting dalam kaitannya dengan studi tentang organisme yang secara intuitif tidak kita anggap sebagai kognitif, seperti tumbuhan.
Adakah bukti bahwa tanaman menampilkan dan menyimpan informasi tentang lingkungan untuk digunakan nanti?
Pada siang hari, mallow membalikkan daunnya ke arah matahari dengan menggunakan jaringan motor di pangkal batang - proses ini secara aktif dikontrol oleh perubahan tekanan air di dalam tanaman, ini disebut turgor. Skala dan arah sinar matahari dikodekan dalam jaringan peka cahaya yang didistribusikan di atas pola geometris urat daun mallow, dan informasi tentangnya disimpan hingga pagi hari. Pabrik juga melacak siklus siang dan malam dengan jam sirkadian internalnya, yang peka terhadap sinyal alami matahari terbenam dan matahari terbit.
Pada malam hari, dengan melihat informasi dari semua sumber tersebut, mallow dapat memprediksi dimana dan kapan matahari akan terbit keesokan harinya. Ia mungkin tidak beroperasi dengan konsep seperti "matahari" atau "fajar", tetapi ia menyimpan informasi tentang vektor matahari dan siklus siang dan malam, yang memungkinkannya untuk mengubah arah daunnya sebelum fajar sehingga permukaannya menghadap matahari terbit. Hal ini juga memungkinkan tanaman untuk mempelajari posisi baru ketika ahli fisiologi menipu kepalanya dengan mengubah arah sumber cahaya. Dalam kegelapan yang dibuat secara artifisial, mekanisme antisipatif juga dapat berfungsi secara offline selama beberapa hari. Ini tentang mengoptimalkan sumber daya yang tersedia - dalam hal ini, sinar matahari.
Dapatkah mekanisme ini dianggap sebagai "representasi" - menggantikan elemen dunia sekitar yang menentukan perilaku tumbuhan? Aku pikir begitu.
Sama seperti ahli saraf berusaha untuk mengidentifikasi mekanisme sistem saraf untuk mempelajari memori pada hewan, peneliti tumbuhan berusaha memahami mekanisme memori yang memungkinkan tumbuhan untuk menyimpan dan menggunakan informasi, dan juga menggunakan memori ini untuk menyesuaikan perilaku mereka.
Kami baru saja mulai memahami kemampuan unik dari kelompok organisme yang fleksibel dan beragam ini. Saat kita memperluas keingintahuan kita di luar kerajaan hewan dan bahkan kerajaan tumbuhan untuk mempelajari jamur, bakteri, dan protozoa, kita mungkin terkejut menemukan bahwa banyak dari organisme ini menggunakan strategi dan prinsip perilaku dasar yang sama dengan kita sendiri, termasuk kemampuan untuk jenis belajar dan membentuk ingatan.
Untuk kemajuan yang akan dicapai, perhatian khusus harus diberikan pada mekanisme. Kita perlu memahami dengan jelas kapan, bagaimana dan mengapa kita menggunakan alegori. Anda harus tepat dalam pernyataan teoretis Anda. Dan jika bukti mengarahkan kita ke arah yang bertentangan dengan kebijaksanaan konvensional, kita harus dengan berani mengikuti ke mana arahnya. Program penelitian semacam itu masih dalam tahap awal, tetapi mereka pasti terus menghasilkan penemuan baru yang merusak dan memperluas pemahaman manusia tentang tumbuhan, mengaburkan batas-batas biasa yang memisahkan kerajaan tumbuhan dari kerajaan hewan.
Tentu saja, mencoba untuk memikirkan tentang apa arti pemikiran secara umum dalam kasus organisme ini lebih merupakan pelarian fantasi, karena mereka sebenarnya tidak memiliki divisi menjadi otak (pikiran) dan tubuh (gerakan).
Namun, dengan sedikit usaha, kita akhirnya bisa melampaui konsep "ingatan", "belajar" dan "berpikir" yang ada - yang awalnya mendorong permintaan kita.
Kami melihat bahwa dalam banyak kasus, penalaran tentang proses pembelajaran dan ingatan pada tumbuhan tidak hanya didasarkan pada gambaran alegoris, tetapi juga pada fakta kering. Dan lain kali Anda menemukan mallow pinggir jalan yang bergetar di bawah sinar matahari, pelan-pelan, lihatlah dengan mata baru dan ingatlah bahwa rumput liar yang tidak mencolok ini penuh dengan kemampuan kognitif yang luar biasa.
