À primeira vista, a planta Malvaceae Lavatera cretica é apenas uma erva daninha imperceptível. Esta malva tem flores rosadas e folhas largas e planas que seguem o sol durante o dia. Porém, o que a flor faz à noite tem chamado a atenção da comunidade científica para a humilde planta. Poucas horas antes do amanhecer, a planta começa a virar suas folhas na direção assumida do nascer do sol. Malva parece lembrar-se de onde e quando o sol nasceu nos dias anteriores e aí espera por ele.
Quando os cientistas em laboratório tentam confundir a malva mudando a localização da fonte de luz, ela simplesmente aprende uma nova direção. Mas o que essa afirmação significa em geral - que a planta é capaz de lembrar e aprender?
A ideia de que as plantas podem agir com inteligência, sem falar na capacidade de aprendizagem e na formação da memória, até recentemente era um ponto de vista marginal. As memórias são consideradas fundamentalmente um fenômeno cognitivo, tanto que alguns cientistas consideram sua presença uma indicação necessária e suficiente de que o corpo possui tipos básicos de pensamento. É preciso um cérebro para formar memórias, e as plantas nem mesmo têm o sistema nervoso rudimentar que os insetos e vermes têm.
No entanto, nos últimos dez anos, essa visão foi contestada. A malva não é exceção. As plantas não são apenas autômatos orgânicos passivos. Agora sabemos que eles podem sentir e integrar informações sobre dezenas de variáveis naturais e aplicar esse conhecimento para um comportamento flexível e adaptativo.
Por exemplo, as plantas podem reconhecer se as plantas vizinhas estão relacionadas ou não e adaptar suas estratégias de alimentação de acordo.
Impatiens pallida, uma das várias espécies conhecidas por gastar a maior parte de seus recursos no cultivo de folhas em vez de raízes na presença de estranhos, uma tática aparentemente destinada a competir pela luz solar. Cercado por plantas relacionadas, não toque em mim muda as prioridades. Além disso, as plantas são capazes de construir defesas direcionadas complexas em resposta à identificação de predadores específicos. Uma pequena cabra florida do Tal (Arabidopsis thaliana) pode rastrear a vibração de suas lagartas comedoras e liberar óleos e produtos químicos especiais para repelir insetos.
As plantas também se comunicam entre si e com outros organismos, como parasitas e micróbios, usando vários canais - isso inclui, por exemplo, "redes micorrízicas" de fungos que conectam os sistemas radiculares de várias plantas como uma espécie de Internet subterrânea.
Talvez não seja tão surpreendente, então, que as plantas sejam capazes de aprender e usar a memória para fazer previsões e decisões.
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O que está incluído nos conceitos de "aprendizado" e "memória" se estamos falando de plantas? O exemplo mais óbvio na discussão é o processo de vernalização, durante o qual algumas plantas devem ser expostas a baixas temperaturas para florescer na primavera. A memória do inverno ajuda as plantas a distinguir entre a primavera, quando os polinizadores como as abelhas estão ocupados, e o outono, quando estão livres, e a decisão de florescer na época errada pode ser desastrosa para a reprodução.
Na planta experimental favorita dos biólogos, Tal's reticulatus, um gene chamado Flowering Locus C (FLC) produz uma substância química que impede que suas pequenas flores brancas se abram. No entanto, quando uma planta passa por um longo inverno, os subprodutos de outros genes medem a duração da exposição a temperaturas frias e suprimem a FLC em um grande número de células durante o tempo frio. Quando chega a primavera e os dias ficam mais longos, uma planta que tem um baixo nível de FLC devido ao frio pode começar a florescer. No entanto, o mecanismo anti-FLC requer exposição prolongada ao clima frio para funcionar de maneira eficaz, em vez de curtos períodos de temperatura flutuante.
A chamada memória epigenética está envolvida aqui. Mesmo após o retorno das plantas vernalizadas às condições quentes, o teor de FLC permanece em nível baixo devido à remodelação das marcas da cromatina. Estas são proteínas e pequenos radicais que se ligam ao DNA dentro das células e afetam a atividade do gene. A remodelação da cromatina pode até mesmo ser transmitida às gerações subsequentes de células separadas, de modo que estas últimas “lembrem” dos invernos anteriores. Se o período de frio foi longo o suficiente, as plantas com algumas células que não foram expostas ao frio ainda podem florescer na primavera porque a modificação da cromatina continua a inibir a expressão de FLC.
Mas é realmente uma memória? Os botânicos que estudam a memória epigenética serão os primeiros a concordar que ela é fundamentalmente diferente do que os cientistas cognitivos estudam.
Este termo é apenas uma convenção alegórica que combina a palavra familiar "memória" com o campo desconhecido da epigenética? Ou as semelhanças entre mudanças celulares e memórias no nível do organismo nos revelam profundidades desconhecidas do que realmente é a memória?
As memórias epigenéticas e "cerebrais" têm uma coisa em comum - mudanças constantes no comportamento ou estado do sistema causadas por um patógeno natural do passado. No entanto, essa descrição parece muito geral, uma vez que também cobre processos como danos aos tecidos e alterações metabólicas. Talvez a questão interessante aqui não seja se as memórias são ou não necessárias para a atividade cognitiva, mas sim quais tipos de memória indicam a existência de um processo cognitivo subjacente e se esses processos existem nas plantas. Em outras palavras, em vez de olhar para a "memória" em si, vale a pena explorar a questão mais fundamental de como as memórias são adquiridas, formadas ou aprendidas.
“As plantas se lembram”, disse a ecologista comportamental Monica Galliano em uma recente entrevista de rádio. "Eles sabem exatamente o que está acontecendo." Na University of Western Australia, Galliano estuda plantas usando técnicas de aprendizado comportamental desenvolvidas para animais. Ela argumenta que, se as plantas podem mostrar resultados que sugerem que outros organismos vivos podem aprender e armazenar memórias, devemos igualmente considerar a probabilidade de que as plantas também tenham essas habilidades cognitivas. Uma das formas de aprendizagem que eles estudaram em detalhes é a adaptação, durante a qual organismos vivos expostos a patógenos inesperados, mas inofensivos (ruído, flash ou luz), mais tarde exibirão uma resposta pró-ativa que desaparecerá com o tempo.
Imagine que você entra em uma sala com uma geladeira zumbindo: no começo é chato, mas como regra, você se acostuma e, provavelmente, depois de um tempo, você nem vai notar esse barulho. Uma adaptação completa pressupõe um estímulo específico, portanto, com a introdução de um estímulo diferente e potencialmente perigoso, o animal aciona uma nova resposta defensiva.
Mesmo em uma sala barulhenta, é mais provável que você recue com um barulho de batida alto. Isso é chamado de alívio da habituação e é o que distingue o verdadeiro aprendizado de outros tipos de mudança, como a fadiga.
Em 2014, Galliano e seus colegas testaram as habilidades de aprendizado da mimosa de uma tímida, pequena e rastejante anual. Suas folhas se enrolam em resposta a uma ameaça. Galliano e seus colegas largaram a mimosa de uma altura (o que, a princípio, não poderia ter acontecido com a planta em sua história evolutiva), e a planta descobriu que era segura e não apresentou reação de dobramento. No entanto, uma resposta foi observada quando a planta foi sacudida repentinamente. Além disso, os cientistas descobriram que a adaptação da tímida mimosa também foi determinada contextualmente. As plantas aprendiam mais rápido em ambientes mal iluminados, onde fechar as folhas era mais caro devido à escassez de iluminação e à necessidade do observador de economizar energia. (A equipe de Galliano não foi a primeira a aplicar uma abordagem de aprendizagem comportamental a plantas como a tímida mimosa,no entanto, os estudos anteriores nem sempre foram estritamente controlados e, portanto, produziram resultados conflitantes.
Mas e quanto a uma capacidade de aprendizagem mais complexa?
A maioria dos animais também é capaz de aprendizagem condicionada e associativa, durante a qual aprendem que dois estímulos estão emparelhados. Isso é o que permite ensinar o cão a se aproximar do som do apito - o cão passa a associar esse comportamento a uma guloseima ou carinho.
Em outro estudo, Galliano e seus colegas testaram se as ervilhas podiam relacionar o movimento do ar à disponibilidade de luz. Eles colocaram as sementes em um labirinto em Y, um dos ramos do qual foi colocado em movimento pelo ar - também era o mais brilhante. As plantas foram então deixadas para crescer no labirinto e os cientistas esperavam ver se eles dominariam a associação. Os resultados foram positivos: mostraram que as plantas dominavam a resposta condicionada de uma maneira determinada pela situação.
Há evidências crescentes de que as plantas têm algumas das habilidades de aprendizagem inerentes aos animais. Por que demorou tanto para perceber isso? Você pode fazer uma pequena experiência. Dê uma olhada nesta foto. O que está representado aqui?
A maioria nomeará a classe geral de animais na imagem ("dinossauros") e descreverá o que eles fazem ("lutar", "pular") ou - se um fã de dinossauros se deparar - designar um animal específico ("driptosaurus"). Líquenes, grama, arbustos e árvores raramente serão mencionados - na maioria das vezes eles serão percebidos como o pano de fundo do evento principal, o "campo de batalha" dos animais.
Em 1999, os biólogos James Wandersee e Elizabeth Schuessler apelidaram esse fenômeno de cegueira das plantas - uma tendência a ignorar o potencial, o comportamento e o papel exclusivamente ativo das plantas na natureza. Nós os tratamos como um elemento de fundo e não como agentes ativos do ecossistema.
De muitas maneiras, essa cegueira se deve à história, estamos falando sobre resquícios filosóficos de paradigmas há muito abolidos que continuam a influenciar nossa compreensão do mundo natural. Muitos cientistas ainda são influenciados pelo famoso conceito aristotélico de scala naturae, a “escada dos seres”, em que as plantas estão na base da hierarquia de habilidades e valores e os humanos no topo. Aristóteles enfatizou a divisão conceitual fundamental entre a vida vegetal imóvel e insensível e o reino animal ativo e sensível. Em sua opinião, a diferença entre o reino animal e a humanidade é igualmente significativa; ele não acreditava que os animais tivessem qualquer tipo de pensamento desenvolvido. Após a disseminação dessas idéias na Europa Ocidental no início dos anos 1200 e durante a Renascença, essa posição de Aristóteles permaneceu consistentemente popular.
Hoje, esse preconceito sistemático contra não animais pode ser chamado de zooshavinismo. É onipresente no sistema educacional, livros didáticos de biologia, tendências em publicações científicas e na mídia. Além disso, crianças que crescem em cidades raramente interagem com as plantas, raramente cuidam delas e geralmente não as entendem bem.
A maneira como nossos corpos funcionam - nossos sistemas de percepção, atenção e cognição - contribui para a cegueira por ervas e preconceitos relacionados. As plantas não saltam sobre nós, não representam uma ameaça e seu comportamento não nos afeta.
A pesquisa empírica sugere que eles não são percebidos com tanta frequência quanto os animais, não atraem a atenção tão rapidamente quanto os animais e nos esquecemos deles com mais facilidade do que dos animais. Percebemos as plantas como objetos ou mesmo nem prestamos atenção a elas. Além disso, o comportamento das plantas é freqüentemente causado por mudanças químicas ou estruturais que são tão pequenas, rápidas ou lentas que não podemos observá-las sem um equipamento especial.
Além disso, como somos animais, é mais fácil reconhecer o comportamento animal. Descobertas recentes no campo da robótica indicam que os participantes da pesquisa estão mais dispostos a atribuir propriedades como emoção, intencionalidade e comportamento a sistemas que imitam o comportamento humano ou animal.
Contamos com protótipos antropomórficos para tentar determinar se o comportamento é são. Isso explica nossa relutância intuitiva em atribuir habilidades cognitivas às plantas.
Mas o preconceito pode não ser a única razão pela qual descartamos o potencial cognitivo das plantas. Alguns estudiosos expressaram preocupação com o fato de que conceitos como "cegueira da grama" são apenas metáforas confusas. Quando a teoria cognitiva é aplicada às plantas de uma forma menos abstrata e vaga, dizem, fica-se com a impressão de que as plantas funcionam de maneira muito diferente dos animais. Os mecanismos das plantas são complexos e surpreendentes, eles admitem, mas não são mecanismos cognitivos. Acredita-se que damos à memória uma definição tão ampla que ela perde o sentido e que processos como a adaptação, na verdade, não são mecanismos cognitivos.
Uma maneira de investigar o significado do processo cognitivo é examinar se o sistema está usando representações. Um conjunto de linhas coloridas pode formar a imagem de um gato, uma representação de um gato, assim como a palavra "gato" nesta frase.
O cérebro cria representações de elementos do ambiente e, portanto, nos permite navegar neste ambiente. Quando o processo de formação de representações falha, podemos começar a formar na mente imagens de objetos que não estão realmente perto de nós, por exemplo, para ver alucinações. E às vezes percebemos o mundo um pouco errado, distorcemos as informações sobre ele. Posso ter ouvido mal na letra da música - ou estremecer, pensando que uma aranha está rastejando ao longo da minha mão, quando é apenas uma mosca.
A capacidade de interpretar mal as informações que chegam é um sinal claro de que o sistema está usando representações carregadas de informações para navegar pelo mundo. Este é o sistema cognitivo.
À medida que formamos memórias, é provável que mantenhamos algumas dessas informações exibidas para que possamos usá-las off-line posteriormente. O filósofo Francisco Calvo Garson, da Universidade Espanhola de Murcia, afirmou que para uma propriedade física ou mecanismo ser chamado de representativo, deve "ser capaz de representar objetos ou eventos temporariamente inacessíveis". É a capacidade da representação de refletir algo que não existe, afirma ele, que permite que a memória seja considerada um sinal de atividade cognitiva. Uma propriedade ou mecanismo que não pode funcionar offline não pode ser considerado verdadeiramente cognitivo.
Por outro lado, alguns estudiosos admitem que algumas representações só podem funcionar online, ou seja, representam e rastreiam elementos do ambiente em tempo real. A habilidade noturna da malva de prever onde o sol nascerá, muito antes de aparecer, parece envolver representações off-line; outras plantas heliotrópicas, que apenas seguem o sol conforme ele se move no céu, obviamente empregam algum tipo de representação online. Mesmo assim, organismos que usam apenas representação online, dizem os cientistas, também podem ser considerados cognitivos. No entanto, os processos offline e a memória são evidências mais convincentes de que o corpo não responde apenas reflexivamente ao ambiente. Isso é especialmente importante em relação ao estudo de organismos que não estamos intuitivamente inclinados a considerar como cognitivos, como as plantas.
Há evidências de que as plantas exibem e armazenam informações sobre o meio ambiente para uso posterior?
Durante o dia, a malva vira suas folhas em direção ao sol usando o tecido motor da base do caule - esse processo é controlado ativamente por mudanças na pressão da água no interior da planta, isso é chamado de turgor. A escala e a direção da luz solar são codificadas em tecidos sensíveis à luz, distribuídos ao longo do padrão geométrico das nervuras das folhas de malva, e as informações sobre elas são armazenadas até o amanhecer. A planta também acompanha os ciclos do dia e da noite com seu relógio circadiano interno, que é sensível aos sinais naturais do pôr do sol e do nascer do sol.
À noite, olhando as informações de todas essas fontes, a malva pode prever onde e quando o sol nascerá na manhã seguinte. Pode não operar com conceitos como "sol" ou "amanhecer", mas armazena informações sobre o vetor do sol e os ciclos do dia e da noite, que lhe permitem reorientar suas folhas antes do amanhecer para que sua superfície fique voltada para o sol nascente. Também permite que a planta aprenda uma nova posição quando os fisiologistas enganam sua cabeça mudando a direção da fonte de luz. Na escuridão criada artificialmente, o mecanismo de antecipação também pode funcionar offline por vários dias. Trata-se de otimizar os recursos disponíveis - neste caso, a luz do sol.
Esse mecanismo pode ser considerado uma "representação" - substituindo os elementos do mundo circundante que determinam o comportamento da planta? Acho que sim.
Assim como os neurocientistas buscam identificar os mecanismos do sistema nervoso para estudar a memória em animais, os pesquisadores de plantas buscam entender os mecanismos da memória que permitem às plantas armazenar e usar informações, e também usar essa memória para personalizar seu comportamento.
Estamos apenas começando a compreender as habilidades únicas desse grupo flexível e diverso de organismos. À medida que ampliamos nossos horizontes de curiosidade além do reino animal e até mesmo do reino vegetal para estudar fungos, bactérias e protozoários, podemos nos surpreender ao descobrir que muitos desses organismos empregam as mesmas estratégias e princípios comportamentais básicos que nós mesmos, incluindo a capacidade de meio que aprendendo e formando memórias.
Para progredir, atenção especial deve ser dada aos mecanismos. Precisamos entender claramente quando, como e por que recorremos à alegoria. Você deve ser preciso em suas afirmações teóricas. E se as evidências nos apontam em uma direção que está em desacordo com a sabedoria convencional, devemos corajosamente seguir aonde ela leva. Esses programas de pesquisa ainda estão em sua infância, mas certamente continuam a gerar novas descobertas que solapam e expandem a compreensão humana das plantas, borrando as fronteiras usuais que separam o reino vegetal do reino animal.
Claro, tentar pensar sobre o que o pensamento em geral pode significar no caso desses organismos é antes um vôo da fantasia, uma vez que eles na verdade não têm uma divisão em cérebro (mente) e corpo (movimento).
No entanto, com algum esforço, podemos eventualmente ir além dos conceitos existentes de "memória", "aprendizado" e "pensamento" - que originalmente motivaram nosso pedido.
Vemos que em muitos casos o raciocínio sobre os processos de aprendizagem e memória nas plantas se baseia não apenas em imagens alegóricas, mas também em fatos secos. E da próxima vez que você encontrar uma malva à beira da estrada tremendo sob a luz do sol, diminua a velocidade, olhe para ela com novos olhos e lembre-se de que essa erva daninha imperceptível é repleta de habilidades cognitivas extraordinárias.
