具記憶、懂學習、能預測----植物有認知能力嗎？

哲學家亞里士多德將自然界萬物，由低級至高級排序，稱為Scala Naturae（大自然之階梯），中譯「亞里士多德生命階梯」。最低級是石頭、礦物、水等死物；之後是有生命的生物，當中最低級是沒有「靈魂」、僅維持生存、成長和繁殖後代的植物；然後是昆蟲、爬蟲，魚、鳥乃至貓、狗、牛、馬等低級動物；最高級當然是有「靈魂」、有理性的人類。這排序一直到十九世紀才開始動搖，先是對動物改觀，但仍認為植物沒有大腦，有感知能力卻缺乏認知（Cognition）能力，而生物學家達爾文是率先猜想植物有腦袋的學者之一。

達爾文在1880年出版的《植物運動的力量》中大膽假設，將植物看作「倒立的人類」（Upside down humans），植物的大腦在其根部，控制樹根和枝葉花。二戰後，科學家開始做實驗研究植物，終於在二十世紀末到二十一世紀，創立了植物神經生物學（Plant Neurobiology）。

過去認為，生物必須有大腦、有神經網絡，才有記憶；有記憶才會思考，會思考才有學習和預測的能力，兼有三者才算有認知能力。植物神經生物學最大的貢獻，是發現植物雖然沒有大腦或神經網絡，難說會否思考，但它有高度的感知能力，以及有記憶、學習和預測能力，分別只是，植物的認知能力分散在根枝葉花。植物的記憶是表觀遺傳記憶（Epigenetic Memory）。打個比喻，植物的DNA序列是硬件，表觀遺傳則是軟件，決定「開啟」或「關閉」那些基因。植物的表觀遺傳記憶，會記下曾遭遇的環境、如何回應挑戰，往後遇到同樣或相若的挑戰便能適應。

錦葵偵測光線方向

錦葵在黎明前幾個小時，已經把葉轉向太陽將要升起的方向，而且它彷彿預測到，太陽在夏天和秋天升起的時間都不同，而作出相應調整。科學家將錦葵放在實驗室用燈照射，每天改變方向，每星期一燈在東，星期二燈在西；錦葵彷彿有記憶，每星期一在燈亮前已將葉向東，星期二則向西；這個實驗說明錦葵能偵測光線方向，並有「向日性」，而且有記憶能力。不過，往昔公眾以為，向日葵的花頭黎明時向東，全天跟隨太陽向西轉動，其實，只有年幼的向日葵才如此，成年的向日葵，每天都向着固定方向。

含羞草每當感知到危險，或葉被觸碰時，便會收縮、合攏葉。可是，放含羞草在黑暗的環境，有光照射的機會極微，或將它從高處擲下，它不認為這會構成危險，便不會收縮、合攏葉；若突然搖晃它，它反而會收縮、合攏所有葉。含羞草還會將記憶保存一至數周。

植物主要靠「化學武器」保衛枝葉和根，擊退敵人。有些植物——如毒鼠子科植物——含有劇毒的氟乙酸，可以對付毛毛蟲，並用來製造殺蟲劑和滅鼠藥，但因毒性太強，許多國家都禁止使用。2000年一項研究發現，擬南芥會根據毛毛蟲大小，調整激素反應。若啃咬葉的毛毛蟲體型較小，食量不大，擬南芥就容忍其行為；若毛毛蟲體型大，擬南芥即分泌有毒化學物質和干擾消化的蛋白質，令毛毛蟲知難而退。萊豆——即中藥材「白扁豆」，其防衛機制更獨特。當毛毛蟲開始啃咬其葉時，萊豆會釋放一種化學物質，專門吸引寄生的蜂群前來，將毛毛蟲趕走或殺掉。

寒冬誘導基因「開啟」

捕蠅草彷彿會計算昆蟲觸碰絨毛的次數，感到連續觸發兩次，捕蠅草才會合攏葉，之後還會等待片刻，收到獵物在合攏的葉內掙扎的訊號，才分泌珍貴的消化液，以免浪費。

鬱金香、水仙花、風信子、番紅花、洋葱花等等，都屬需要「春化作用」（Vernalization）的植物，先在低溫的秋天生根，冬天寒冷的日子，會誘導植物內某些基因「開啟」，到春天來臨時開花，因春天有蜂群來採蜜，為花散播種子。

如果灰白鳳仙花旁邊有許多其他種類的植物，它便會長出多些枝葉，吸取更多陽光，製造營養，快高長大。若旁邊是同類「親戚」，它便會將資源多用在生根，與其他灰白鳳仙花的根在地底形成一個網絡，即俗稱「樹聯網」。縱使有其他植物的種子落在附近土壤，也難有足夠空間生根成長。

也許是時候重新定義認知，並承認人類不再是唯一有認知能力的生物了！

牛舌蘭與測謊機

二十世紀初，孟加拉物理學家、植物學家博斯爵士（Jagadish Chandra Bose，1858—1937），已拿含羞草和虞美人（麗春花）作實驗，測量植物對各種刺激的反應。他聲稱，某類音樂可以令植物加速生長。向日葵正面向着太陽時，背面的細胞便會汲水膨脹，產生壓力，維持挺度。

二戰後最轟動學界的是克里夫巴克斯特（Cleve Backster，1924—2013）做的一連串實驗，1968年在《國際超心理學雜誌》（International Journal of Parapsychology）上發表的實驗結果。巴克斯特是美國中央情報局的測謊機講師，訓練警察使用測謊機，1966年，他在辦公室給一株牛舌蘭澆水，將測謊機的電極連接到牛舌蘭的葉上，記錄到的曲線顯示出類似人類的情緒波動反應；他認為，澆水時，植物會「感到鬆弛或開心」。

巴克斯特用火柴燃燒掉植物的葉。火還未燒着葉時，測謊機的曲線突然劇烈波動，顯示類似人類的驚恐反應，彷彿預知葉會被燒着。到火真正燒到葉時，曲線震盪更劇烈，類似人類的痛苦反應。為測試植物有沒有「感同身受」能力，他隨機將幾隻活海蝦投入滾水，植物就在旁邊，「看着」海蝦煮熟，7秒後，測謊機上曲線的波動十分劇烈。

巴克斯特另一個更神奇的實驗，他在房間擺放兩盆植物，自己離去。6名自願參加實驗的學生抽籤決定，其中一人在一棵植物面前，損壞另一棵植物；巴克斯不知道「行兇」的是哪一個學生，他將測謊機連接那棵沒損壞的植物，逐一詢問6名學生誰是「行兇者」，植物對5名學生毫無反應，對「行兇者」卻反應極為劇烈。依此，巴克斯特認定，植物不單感受到人類的「威脅」，還「看到」其他植物受損，此謂之巴克斯特效應（Backster Effect）。

感知實驗乏重複性

然而，巴克斯特的實驗缺乏可重複性（Reproducibility）。許多科學家做同樣的實驗，大多無法得出相同的結果，只屬於「姑妄聽之」。