La cognición vegetal o gnosofisiología vegetal [1] es el estudio de las capacidades mentales de las plantas . [2] Explora la idea de que las plantas son capaces de responder y aprender de los estímulos de su entorno para elegir y tomar las decisiones más adecuadas para asegurar su supervivencia. En los últimos años, la evidencia experimental de la naturaleza cognitiva de las plantas ha crecido rápidamente y ha revelado hasta qué punto las plantas pueden usar los sentidos y la cognición para responder a sus entornos. [3] Algunos investigadores afirman que las plantas procesan la información de manera similar al sistema nervioso de los animales . [4] [5]
Historia
La idea de la cognición en las plantas fue explorada por primera vez por Charles Darwin a fines del siglo XIX. En el libro El poder del movimiento en las plantas escrito junto con su hijo Francis, utilizó una metáfora neurológica para reconocer la sensibilidad de las raíces de las plantas cuando propuso que la punta de las raíces actúa como el cerebro de algunos animales inferiores, ya que reaccionan a la sensación. para determinar su próximo movimiento [6] aunque las plantas no posean ni cerebros ni nervios reales.
Independientemente de si esta metáfora neurológica es correcta o, de manera más general, si la aplicación moderna de la terminología y los conceptos de la neurociencia a las plantas es apropiada, la idea darwiniana de que la punta de la raíz de las plantas funciona como un órgano "parecido al cerebro" (junto con el llamada " hipótesis raíz - cerebro ") ha experimentado un resurgimiento continuo en la fisiología vegetal . [7]
Mientras que la " neurobiología " vegetal se centra en el estudio fisiológico de las plantas, la cognición vegetal moderna aplica principalmente un enfoque conductual / ecológico. Hoy en día, la cognición vegetal está emergiendo como un campo de investigación dirigido a probar experimentalmente las habilidades cognitivas de las plantas, incluida la percepción , los procesos de aprendizaje , la memoria y la conciencia . [8] Este marco tiene implicaciones considerables para la forma en que percibimos las plantas, ya que redefine el límite tradicionalmente sostenido entre animales y plantas. [9]
Tipos
El estudio de la cognición de las plantas parte de la idea de que las plantas pueden aprender y adaptarse a su entorno con solo un sistema de estímulo , integración y respuesta. Si bien se ha comprobado que las plantas carecen de un cerebro y de la función de un sistema nervioso que funcione conscientemente, las plantas todavía son de alguna manera capaces de adaptarse a su entorno y cambiar la vía de integración que en última instancia conduciría a cómo una planta "decide" responder a un estímulo presentado. [10] Esto plantea problemas de inteligencia vegetal que se define para poder adaptarse activamente a cualquier estímulo que se presente a las especies desde el medio ambiente. [11] Por lo tanto, las plantas son inteligentes para detectar el estímulo ambiental, por ejemplo, girasoles jóvenes que miran hacia el sol para crecer.
Planta de memoria
En un estudio realizado por Monica Gagliano del Centro de Biología Evolutiva de la Universidad de Australia Occidental, se evaluó la habituación de Mimosa pudica (planta sensible) a caer repetidamente. Después de múltiples gotas, se encontró que las plantas eventualmente se habituaron, abriendo sus hojas más rápidamente en comparación con la primera vez que se dejaron caer. [12] Si bien el mecanismo del comportamiento de esta planta aún no se comprende completamente, está fuertemente vinculado a cambios en el flujo dentro de los canales de calcio . [13]
Otro ejemplo de "memoria" a corto plazo de una planta se encuentra en la trampa para moscas de Venus , cuyo cierre rápido solo se activa cuando al menos dos pelos de la trampa entran en contacto con una diferencia de veinte segundos entre sí. Una hipótesis que explica cómo ocurre esto es mediante la señalización eléctrica en las plantas. Cuando se activa una trampa de pelo (mecanorreceptor), se alcanza un potencial por debajo del umbral. Cuando se disparan dos pelos trampa, se alcanza un umbral, generando un potencial de acción que cierra la trampa. [ cita requerida ]
Aprendizaje asociativo
En 2016, un equipo de investigación dirigido por Monica Gagliano se propuso probar si las plantas aprenden a responder a los eventos predichos en su entorno. La investigación demostró que las plantas eran capaces de aprender la asociación entre la ocurrencia de un evento y la anticipación de otro evento (es decir, el aprendizaje pavloviano ). [14] Al demostrar experimentalmente el aprendizaje asociativo en plantas, este hallazgo calificó a las plantas como sujetos adecuados de investigación cognitiva. [14] En este estudio, las plantas de guisantes fueron expuestas a dos estímulos diferentes y se planteó la hipótesis de que las plantas tienen la capacidad de asociar un tipo de estímulo con otro. Uno de estos estímulos fue exponer las plantas de guisantes a viento + luz y la otra planta estar expuesta a viento sin luz para la fase de entrenamiento. Una vez en la fase experimental, las plantas fueron expuestas solo al estímulo del viento para observar la respuesta que exhiben las plantas de guisantes.
Al final del experimento, las plantas de guisantes expuestas al viento + luz "aprendieron" a asociar el viento con la presencia de luz, exhibiendo así crecimiento hacia el estímulo del viento. Por otro lado, las plantas de guisantes expuestas al viento sin luz exhibieron un crecimiento alejado del estímulo del viento. El mecanismo de este comportamiento no se comprende del todo, aunque se plantea la hipótesis de que esto puede tener algo que ver con los mecanorreceptores que se integran con los fotorreceptores dentro de las plantas. Esto explica por qué una fuente que no sea de luz desencadenaría una respuesta de crecimiento en la planta de guisantes entrenada que comúnmente se reserva para los fotorreceptores. [15]
Un estudio de replicación con un tamaño de muestra más grande, publicado en 2020, no encontró evidencia de aprendizaje asociativo en plantas de guisantes. [16] Sin embargo, tampoco pudo replicar el hallazgo de que la luz funcionaba eficazmente como un estímulo incondicionado. Las plantas de guisantes en este estudio mostraron solo una ligera tendencia en lugar de una respuesta de crecimiento direccional confiable hacia la luz presentada anteriormente. La configuración experimental replicada difería de la original en la presencia de niveles más altos de luz ambiental y reflejada, que pueden haber aleatorizado un poco el crecimiento direccional e impedido la replicación. [17]
Más investigación
En 2003, Anthony Trewavas dirigió un estudio para ver cómo las raíces interactúan entre sí y estudiar sus métodos de transducción de señales. Pudo establecer similitudes entre las señales de estrés hídrico en las plantas que afectan los cambios en el desarrollo y las transducciones de señales en las redes neuronales que causan respuestas en los músculos. [18] Particularmente, cuando las plantas están bajo estrés hídrico, hay efectos dependientes e independientes del ácido abscísico sobre el desarrollo. [19] Esto saca a la luz nuevas posibilidades de toma de decisiones de la planta en función de sus tensiones ambientales. La integración de múltiples interacciones químicas muestra evidencia de la complejidad de estos sistemas de raíces. [20]
En 2012, Paco Calvo Garzón y Fred Keijzer especularon que las plantas exhibían estructuras equivalentes a (1) potenciales de acción (2) neurotransmisores y (3) sinapsis . Además, afirmaron que una gran parte de la actividad de las plantas tiene lugar bajo tierra, y que Charles Darwin propuso por primera vez la noción de un "cerebro raíz" en 1880. La libre circulación no era necesariamente un criterio de cognición, sostuvieron. Los autores dieron cinco condiciones de cognición mínima en los seres vivos y concluyeron que "las plantas son cognitivas en un sentido mínimo y encarnado que también se aplica a muchos animales e incluso a las bacterias". [21] En 2017, biólogos de la Universidad de Birmingham anunciaron que encontraron un "centro de toma de decisiones" en la punta de la raíz de las semillas de Arabidopsis inactivas . [22]
En 2014, Anthony Trewavas publicó un libro llamado Plant Behavior and Intelligence que destacó la cognición de una planta a través de sus habilidades de organización colonial que reflejan los comportamientos de enjambres de insectos. [23] Esta habilidad organizativa refleja la capacidad de la planta para interactuar con su entorno para mejorar su capacidad de supervivencia y la capacidad de una planta para identificar factores externos. La evidencia del conocimiento mínimo de la conciencia espacial de la planta se puede ver en la asignación de raíces en relación con las plantas vecinas. [24] Se ha descubierto que la organización de estas raíces se origina en la punta de la raíz de las plantas. [25]
Por otro lado, el Dr. Crisp y sus colegas propusieron un punto de vista diferente sobre la memoria de las plantas en su revisión: la memoria de las plantas podría ser ventajosa bajo estrés recurrente y predecible; sin embargo, restablecer u olvidarse del breve período de estrés puede ser más beneficioso para que las plantas crezcan tan pronto como regrese la condición deseada. [26]
Affifi (2018) propuso un enfoque empírico para examinar las formas en que el modelo de las plantas coordina el comportamiento basado en objetivos con la contingencia ambiental como una forma de entender el aprendizaje de las plantas. [27] Según este autor, el aprendizaje asociativo solo demostrará inteligencia si se lo considera parte de una actividad integrada teleológicamente . De lo contrario, puede reducirse a una explicación mecanicista .
Raja et al (2020) encontraron que las plantas de frijol francés en macetas, cuando se plantan a 30 centímetros de una caña de jardín, ajustarían sus patrones de crecimiento para poder utilizar la caña como soporte en el futuro. Raja afirmó más tarde que "si el movimiento de las plantas está controlado y afectado por objetos en su vecindad, entonces estamos hablando de comportamientos más complejos (en lugar de reacciones simples)". Raja propuso que los investigadores deberían buscar las firmas cognitivas correspondientes. [28] [29]
Crítica
La idea de la cognición vegetal es fuente de controversias.
Amadeo Alpi y otros 35 científicos publicaron un artículo en 2007 titulado "Neurobiología vegetal: ¿Sin cerebro, no hay ganancia?" en Tendencias en Ciencias Vegetales . [30] En este artículo, argumentan que dado que no hay evidencia de la presencia de neuronas en las plantas, la idea de neurobiología y cognición de las plantas es infundada y necesita ser redefinida. En respuesta a este artículo, Francisco Calvo Garzón publicó un artículo en Plant Signaling and Behavior . [31] Afirma que, si bien las plantas no tienen "neuronas" como los animales, sí poseen un sistema de procesamiento de información compuesto por células. Sostiene que este sistema puede usarse como base para discutir las habilidades cognitivas de las plantas.
Ver también
- Boquila trifoliolata
- Cognición encarnada
- Percepción vegetal (fisiología)
- Plantoide
Referencias
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Otras lecturas
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