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植物知能（植物認知学または植物神経生物学とも呼ばれる）は、植物が環境から得た情報をどのように処理するかを理解することを目的とした植物生物学の分野です。 [2] [3] [4]植物神経生物学の研究者は、植物は予測、意思決定、学習、記憶などの認知に関連する能力を持っていると主張しています。[3] [5] [6]
植物神経生物学で使われる用語は、植物には意識やニューロンがないので誤解を招くとして多くの植物学者に拒否されている。[7] [8] [9] [10]
歴史
1811年、ジェームズ・パーチャード・タッパーは『野菜の感覚の可能性に関する論文』を執筆し、植物は低レベルの感覚を持っていると主張した。[11] [12]彼は「植物が痛みや喜びを感じる能力は創造主の普遍的な慈悲を示すという考えに惹かれた」初期の植物学者として引用されている。[13]
植物が感情を感じる能力があるという考えは、1848年に実験心理学者のグスタフ・フェヒナーが、植物は感情を持つ能力があり、会話、注意、態度、愛情によって健全な成長を促進できると示唆したときに初めて記録されました。[14]
植物の認知という考え方は、チャールズ・ダーウィンが1880年に息子のフランシスと共著した『植物の運動力』の中で探求された。神経学的な比喩を用いて、彼は植物の根の感受性を説明し、根の先端が下等動物の脳のように機能すると提唱した。これは、植物が脳も神経も持っていないにもかかわらず、感覚に反応して次の動きを決定することを意味している[15] 。ジョン・エロア・テイラーは1884年の著書『植物の賢明さと道徳』の中で、植物は意識を持つ主体であると主張した[16] 。
ジャガディッシュ・チャンドラ・ボースは、植物の電気的反応を測定するためのさまざまな装置や機器を発明した。[17 ] [18]生物学者パトリック・ゲデスによると、「ボースは一般的な反応に関する研究で、普通の植物やそのさまざまな器官でさえも敏感であり、機械的またはその他の刺激を受けると、興奮を示す電気的反応を示すことを発見した。」[19]彼の研究室を訪れた一人である菜食主義の劇作家ジョージ・バーナード・ショーは、キャベツが煮え死ぬときに「けいれん」を起こすという実演を目撃して激しく動揺した。 [20] ジャガディッシュ・チャンドラ・ボースは、植物認知の支持者によって植物神経生物学の重要な先駆者と見なされている。[21] [22] [1]ボーズは1926年に出版された『植物の神経機構』の著者である。米国農務省植物産業局次長のカール・F・ケラーマンは、ボーズの実験結果の解釈を批判し、植物が痛みを感じるという報告書の結論を証明できなかったと述べた。ケラーマンは「ジャガダー卿は植物に電流を流し、彼の機器は電流の途切れを記録した。電流に対するこのような抵抗の変化は、死んだ物質に電流を流した場合でも見られる」とコメントした。[23]
1900年、鳥類学者トーマス・G・ジェントリーは『植物と動物の知性』を著し、植物には意識があると主張した。歴史家のエド・フォルサムは、この本を「ハチ、アリ、ミミズ、ノスリなどの動物、そしてあらゆる種類の植物がどのようにして知性を示し、魂を持っているのかを徹底的に調査したもの」と評した。[24]アーサー・スミス大尉は1900年代初頭に「植物の意識」に関する最初の論文を執筆した。[25] [26] 1905年、チャールズ・フレッチャー・アーガイル・サックスビー牧師は『植物は考えるか? 植物の神経学と心理学に関するいくつかの推測』という小冊子を執筆した。[27] モーリス・メーテルリンクは1907年に花の知性について書いた。[28]
アンソニー・トレワヴァスは、2000年代初頭に植物の知能という概念を再導入した人物として知られています。[ 28] [29] [30]植物の認知に関する現代の研究は、2005年に設立された植物神経生物学会に所属する研究者によって行われています。 [6]植物学者からの批判や、協会との提携がキャリアに悪影響を及ぼしているという初期メンバーからの苦情により、協会は2009年に植物シグナル伝達行動学会（SPSB）に改名されました。[6] [31]
植物神経生物学の分野では、少数の研究者が植物は意識を持つ生物であると主張している。[32] [33] [34]フランティシェク・バルシュカは、すべての細胞が意識を持っていると提唱する細胞意識基盤（CBC）と呼ばれるモデルを主張している。[32]このモデルは推測のみに基づいており、細胞が意識を持っているという主張を裏付ける実証的証拠が欠けていると批判されている。[35] [36]
研究
2003年、アンソニー・トレワヴァスは、根がどのように相互作用するかを調べ、そのシグナル伝達方法を研究する研究を主導しました。彼は、植物の発達変化に影響を与える水ストレスシグナルと、筋肉の反応を引き起こす神経ネットワークのシグナル伝達との間に類似点を見出すことができました。 [29]特に、植物が水ストレスを受けている場合、アブシジン酸は発達に依存的および非依存的な影響を与えます。[37]これにより、環境ストレスに基づく植物の意思決定の可能性がさらに明らかになりました。複数の化学的相互作用の統合は、これらの根系の複雑さの証拠を示しています。[38]
2012年、パコ・カルボ・ガルソンとフレッド・ケイザーは、植物が（1）活動電位、（2）神経伝達物質、（3）シナプスに相当する構造を示していると推測した。また、彼らは植物の活動の大部分は地下で行われ、「根の脳」という概念は1880年にチャールズ・ダーウィンによって初めて提唱されたと述べた。自由な動きは必ずしも認知の基準ではないと彼らは主張した。著者らは生物の最小限の認知の5つの条件を示し、「植物は多くの動物や細菌にも当てはまる最小限の具体化された意味で認知している」と結論付けた。[39] 2017年、バーミンガム大学の生物学者は、休眠中のシロイヌナズナの種子の根の先端に「意思決定センター」を発見したと発表した。[40]
2014年、アンソニー・トレワヴァスは「植物の行動と知性」という本を出版し、昆虫の群れの行動を反映したコロニー組織化スキルを通じて植物の認知能力を強調しました。[41]この組織化スキルは、植物が周囲と相互作用して生存能力を向上させる能力と、外部要因を識別する植物の能力を反映しています。植物の空間認識に関する最小限の認識の証拠は、近隣の植物に対する根の配置に見ることができます。[39]これらの根の組織化は、植物の根の先端に由来することがわかっています。[42]
一方、ピーター・A・クリスプと彼の同僚は、レビューの中で植物の記憶について別の見解を提唱した。植物の記憶は、繰り返し起こる予測可能なストレス下では有利かもしれないが、ストレスの短い期間をリセットしたり忘れたりする方が、望ましい状態が回復するとすぐに植物が成長するのに有益かもしれないというものである。[43]
アフィフィ（2018）は、植物の学習を理解する方法として、植物が目標ベースの行動を環境の偶発性に合わせて調整する方法を調査する実証的アプローチを提案した。[44]この著者によると、連合学習は、目的論的に統合された活動の一部と見なされる場合にのみ知性を発揮します。そうでなければ、機械論的な説明 に還元される可能性があります。
ラジャら（2020）は、鉢植えのインゲンマメを庭の茎から30センチ離して植えると、将来的に茎を支えとして使えるように成長パターンを調整することを発見した。ラジャは後に「植物の動きが周囲の物体によって制御され、影響を受けるのであれば、単純な反応ではなく、より複雑な行動について話していることになる」と述べた。ラジャは、研究者は対応する認知的特徴を探すべきだと提案した。[45] [46]
2017年、横川和夫らは、麻酔薬にさらされると、多くの植物が自律運動と接触誘発運動の両方を失うことを発見した。ハエトリグサはもはや電気信号を生成せず、誘発毛に触れても罠は開いたままになり、成長中のエンドウの巻きひげは自律運動を停止し、丸まった形で動けなくなった。[47]
批判
植物の認知能力という考え方は論争の的となっており、大多数の植物科学者に否定されている。[7] [8] [9] [48]植物神経生物学は一般大衆を誤解させていると批判されてきた。[49]
アマデオ・アルピと他の35人の科学者は、2007年にTrends in Plant Scienceに「植物神経生物学：脳がなければ何も得られない？」と題する論文を発表しました。[7]この論文では、植物にニューロンが存在するという証拠がないため、植物の神経生物学と認知という考えは根拠がなく、再定義する必要があると主張しています。[7]この論文に応えて、フランシスコ・カルボ・ガルソンはPlant Signaling and Behaviorに論文を発表しました。[5]彼は、植物には動物のようなニューロンはないが、細胞で構成された情報処理システムを備えていると述べています。彼は、このシステムが植物の認知能力を議論するための基礎として使用できると主張しています。
参照
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