Мы привыкли считать, что сложное обучение требует нейронов. Но у растений есть собственные электрические сигнальные сети, и это поднимает вопрос: действительно ли нейроны — единственный способ, которым организм может учиться?

В спорах о чувствительности животных всё чаще говорят о головоногих, ракообразных, насекомых и других группах. Круг возможных кандидатов на сознание расширяется, однако остаётся негласная граница: организмы без нейронов исключаются из серьёзного рассмотрения — предполагается, что поведение, связанное с чувствительностью, например сложное обучение, обязательно требует нервной ткани.

В MINT Lab мы работаем над интеллектом растений и ставим это предположение под сомнение.

Электрохимическая сигнализация — не только нейроны

Почему нейроны считают незаменимыми? Одна из причин — их ключевая роль в электрохимической сигнализации у животных. Нервная система координирует быстрый поток информации по телу с помощью потенциалов действия и нейромедиаторов. Считается, что эта способность необходима для обучения и гибкого поведения. Но здесь, пожалуй, телега поставлена впереди лошади: электрохимическая сигнализация не уникальна для нейронов — они лишь аппарат, который используют нейронные организмы.

У растений тоже есть сети дальней сигнализации, которые передают электрические сигналы и координируют системные ответы. Сосудистые ткани, особенно флоэма, — это не просто транспортная система, но и каналы для быстрой электрохимической сигнализации, влияющей на рост, защиту, распределение ресурсов и многое другое.

Некоторые исследователи предполагают, что наши определения «нервной системы» могут быть слишком узкими, чтобы охватить разнообразие биологических информационных сетей. Широкая электрохимическая сигнализация эволюционно древняя. Нейроны — лишь один из специализированных примеров этой способности, но есть и другие.

Почему сложное обучение считают маркером чувствительности

Изучение чувствительности других организмов сильно осложняется тем, что мы не можем напрямую измерить субъективный опыт. Вместо этого мы используем поведенческие и физиологические маркеры, которые коррелируют с тем, что мы считаем сознательной обработкой. Среди них сложные формы ассоциативного обучения — например, обучение, связывающее разрыв во времени между сигналом и результатом — считаются сильными кандидатами на свидетельство осознанности.

Но есть важная деталь: рамки, в которых мы интерпретируем поведение, унаследованы от исследований мозга позвоночных и беспозвоночных. Маркеры, используемые в исследованиях обучения, разработаны на животных с нервной системой. Когда система не имеет нейронов, по умолчанию её считают вне этих рамок. Особенно если поведение, которое можно использовать для изучения сложного обучения у растений, сильно отличается от поведения нейронных организмов. Это действительно новая область исследований.

Один из поведенческих эталонов в исследованиях сознания — следовое обусловливание: обучение ассоциировать сигнал с результатом, когда они разделены во времени. Это требует, чтобы организм удерживал некоторое представление о сигнале через разрыв, чтобы связать его с результатом, — способность, выходящая за рамки простых рефлексов.

Следовое обусловливание продемонстрировано у беспозвоночных: пчёл, плодовых мушек и морских слизней. У этих организмов нервные системы сильно отличаются от позвоночных, но они могут проявлять продвинутое ассоциативное обучение между стимулами, например воздушными потоками или сахарозным вознаграждением. Их нейронная архитектура разная, но функциональная способность присутствует.

Если столь разные нервные системы поддерживают такое обучение, почему критерием должен быть именно нейрон, а не функция? Это не доказательство, что растения так делают. Но это говорит о том, что нейронная архитектура сама по себе — не единственный субстрат, способный поддерживать продвинутое обучение. Тогда почему мы так упорно считаем нейроны категорическим требованием?

Открытые вопросы и пути исследований

Стоит заметить: даже в нейронауке человека механизмы продвинутого ассоциативного обучения до конца не разрешены. Исследователи спорят, какие структуры мозга и физиологические процессы необходимы для следового обусловливания и что именно представлено через временные разрывы. Если в организмах с нервной системой у нас нет полного механистического описания, преждевременно использовать отсутствие нейронов как критерий исключения.

Ничто из этого не устанавливает, что растения чувствительны. И не демонстрирует, что у них есть продвинутое ассоциативное обучение. Эмпирические вопросы остаются открытыми — это пространство, которое мы исследуем в нашем проекте «Поведенческие свидетельства сознания растений». Но это подрывает доминирующее допущение в науке о сознании: что нейроны необходимы для продвинутого обучения.

Продуктивная исследовательская программа должна проверять это допущение, а не относиться к нему как к граничному условию.

В MINT Lab мы спрашиваем:

Может ли организм без нейронов интегрировать информацию через время так, чтобы соответствовать критериям, используемым в исследованиях обучения животных? Могут ли временные разрывы между сигналом и результатом быть преодолены сигнальными системами растений? Происходят ли модификации реакций, зависящие от опыта, в контекстах, аналогичных парадигмам обусловливания у животных?

Эти вопросы требуют новых экспериментальных планов и концептуальных рамок, которые мы разрабатываем, чтобы начать производить строгие эксперименты, способные продвинуть границы исследований за пределы традиционных допущений.

Пыльца, провода и одна очень странная ночь в лаборатории

В феврале 1966 года Клив Бакстер — специалист по детекции лжи, обучавший операторов ЦРУ распознавать человеческий обман, — решил провести необычный опыт. Он подключил электроды полиграфа к листу обычной комнатной растения и полил его. Прибор, привыкший фиксировать колебания человеческих эмоций, выдал кривую, которая у людей соответствует радости или возбуждению. Бакстер решил, что растение отреагировало на воду положительно.

Но дальше стало по-настоящему странно. Он задумал поджечь лист, чтобы посмотреть на реакцию. И ещё до того, как он чиркнул спичкой, стрелка самописца дёрнулась так, будто растение испугалось. Сигнал напоминал человеческую панику.

Свои наблюдения Бакстер описал в книге «Первичное восприятие» (Primary Perception). Он выдвинул гипотезу, что сознание не обязано быть привязано к нервной системе — оно существует уже на клеточном уровне, и растения обладают некой формой восприятия, которую наука пока не может определить. Научное сообщество отреагировало предсказуемо: его высмеяли. Методику раскритиковали, а независимые попытки повторить эксперименты провалились.

Сам Бакстер объяснял неудачи коллег тем, что растения реагируют на отношение исследователя. Если учёный настроен скептически или безразлично, растение «чувствует» это и блокирует сигналы. Только искренняя, настоящая вовлечённость, по его словам, позволяла зафиксировать отклик. Для науки такое объяснение звучало как отговорка, и Бакстера на десятилетия списали в маргиналы.

Но время — странный союзник. То, что казалось безумием в 1966-м, сегодня выглядит иначе.

Глутамат, тревога и химический телеграф

Современная ботаника не подтвердила «чтение мыслей» у растений, зато подтвердила нечто не менее удивительное: растения общаются. Без нейронов, без мозга, но с помощью сложной электрохимической сигнализации.

Возьмём простую ситуацию: гусеница грызёт лист. Повреждённое растение выделяет глутамат — тот самый нейромедиатор, который играет ключевую роль в передаче сигналов в человеческом мозге. Внутри растения это вещество запускает цепную реакцию: неповреждённые части узнают о травме и включают защитные механизмы.

Но этим дело не ограничивается. Растение, атакованное вредителями, выбрасывает в воздух летучие химические соединения. Соседние растения улавливают эти сигналы и заранее готовятся к обороне. Своеобразный химический телеграф, работающий без единого нерва.

В 1983 году исследователь Дэвид Роудс первым задокументировал передачу предупреждений по воздуху. Тогда его тоже встретили с недоверием — слишком фантастично звучало. Но со временем наблюдения подтвердились: сегодня этот феномен доказан более чем у тридцати видов растений.

А в 2023 году японские учёные сделали то, что Бакстеру и не снилось, — сняли этот процесс на видео. С помощью специальной техники они зафиксировали, как здоровая особь улавливает летучие вещества повреждённой соседки. В течение секунд по листу пробегает внутренний сигнал тревоги, распространяясь на всё растение. Информация передаётся не только химически, но и электрически — по растительным тканям бегут настоящие потенциалы действия.

Хищник с памятью: венерина мухоловка как мыслитель

Отдельная глава — венерина мухоловка. Её долго считали живой ловушкой-автоматом: коснулся волоска — захлопнулась. Но исследования показывают: это не рефлекс, а скорее процесс принятия решения.

Внутри ловушки сидят крошечные триггерные волоски. Одиночное прикосновение ничего не запускает. Нужно второе — в течение 15–20 секунд. Только тогда ловушка захлопывается.

Но и после закрытия растение не спешит переваривать. Оно проверяет, поймало ли действительно живое насекомое. Жертва бьётся, задевая волоски снова и снова. И лишь после примерно пяти таких стимулов запускается пищеварение. Мухоловка считает, анализирует и не тратит ресурсы впустую.

Это уже не рефлекс — это поведение, требующее обработки информации.

Нейроцентризм под вопросом

Все эти факты заставляют пересмотреть устоявшийся нейроцентризм — представление о том, что сложное обучение, память и тем более сознание невозможны без нейронов. Растения демонстрируют ассоциативное обучение, способность к принятию решений в условиях неопределённости и сложную коммуникацию, не имея ни одного нейрона.

Кстати, мы уже писали о том, что сознание не всегда ведёт себя так, как ожидаешь: в клинической смерти люди видят ясные образы, когда мозг молчит. Возможно, нейроны — лишь один из способов организовать восприятие, а не единственный.

Разумеется, до признания растений сознательными существами науке ещё далеко. Споры о том, что считать сознанием, не утихают. Но ясно одно: грань между «живым автоматом» и «думающим организмом» оказалась куда тоньше, чем казалось ещё полвека назад. И, возможно, Бакстер ошибался в деталях, но угадал в главном: мы недооценивали растения.

Как далеко простирается их восприятие — и не прячется ли за электрическими сигналами нечто, что мы пока не умеем назвать? Ответа нет. Но вопрос, который в 1966-м сочли безумным, сегодня звучит вполне научно.

Читатели журнала откликнулись на тему растительного сознания — и их истории звучат не менее захватывающе, чем лабораторные протоколы. Одна из читательниц из Индии призналась: после знакомства с экспериментами она больше не может просто выбросить увядший цветок. «Я убеждена, что растения обладают своего рода сознанием, — пишет она. — Они узнают своих хозяев и радуются, когда тот возвращается домой». Теперь она предпочитает дарить растения или подрезать их, но не отправлять в мусорное ведро.

Другой читатель, скрывающийся под ником Road Runner, рассказал о собственном ритуале: он хвалит свой гибискус за обильное цветение и извиняется перед базиликом всякий раз, когда срезает с него листья для ужина. «Оба, кажется, внимательно слушают и растут бодро», — замечает он. Кто-то может списать это на совпадение или на эффект внимательного ухода — ведь разговор с растением неизбежно сопровождается более частым осмотром и поливом. Но сам факт того, что люди выстраивают с растениями диалог, показателен: мы интуитивно приписываем им способность воспринимать нас.

Третий комментатор, e8819, пошёл ещё дальше. Он обратил внимание на связь между эмоциональным состоянием человека и здоровьем его зелёных соседей. «Я заметил, что при длительном негативном стрессе, который сказывался на моём теле и психике, мои растения реагировали — сбрасывали листья или даже погибали, хотя уход не менялся», — делится он. Это наблюдение, конечно, не доказательство: возможно, дело в том, что в подавленном состоянии мы бессознательно хуже ухаживаем за растениями — реже поливаем, забываем про свет. Но можно взглянуть на это и иначе: если растения действительно улавливают тонкие сигналы — химические, электрические или какие-то иные, — то наше внутреннее состояние не может не отражаться на них.

Эти бытовые истории удивительным образом перекликаются с тем, о чём мы писали в материале о клинической смерти: в обоих случаях сознание — или то, что мы привыкли считать его исключительной прерогативой, — оказывается не так жёстко привязано к мозгу, как думали раньше. Если люди в состоянии остановки сердца продолжают осознавать происходящее, почему бы растениям не обладать собственной, пусть и иной, формой восприятия? Конечно, аналогия здесь не строгая, но сам вопрос уже не кажется абсурдным. Исследователи из MINT Lab и других лабораторий только начинают систематически изучать когнитивные способности растений, а практики — от цветоводов до дачников — давно действуют так, будто растения всё понимают.