Volgens Jack Schultz zijn planten "gewoon heel trage dieren". En de fout is helemaal niet een gebrek aan kennis van fundamentele biologie. Schultz is hoogleraar bij de afdeling Plantenwetenschappen aan de Universiteit van Missouri in Columbia. Hij deed veertig jaar onderzoek naar de interacties tussen planten en insecten. Hij kent zijn spullen. In plaats daarvan vestigt hij de aandacht op de algemene ideeën over onze hardhouten broers, die we naar zijn mening bijna als meubels beschouwen. Planten vechten om territorium, zoeken naar voedsel, ontwijken roofdieren en vangen prooien. Ze leven, zoals elk dier, en - net als dieren - vertonen ze bijzonder gedrag.
"Om hiervan overtuigd te zijn, hoef je alleen maar een groeiende plant in snelle beweging te schieten - dan gedraagt hij zich als een dier", vertelt Olivier Hamant, die planten studeert aan de Universiteit van Lyon in Frankrijk. In feite legt fast motion de wondere wereld van het gedrag van planten in al zijn glorie vast.
Planten bewegen helemaal niet doelloos, wat betekent dat ze zich bewust moeten zijn van wat er om hen heen gebeurt. "Planten hebben ook geavanceerde sensoren nodig die zijn afgestemd op veranderende omstandigheden om goed te kunnen reageren", zegt Schultz.
Waar zwijgen zonnebloemen over?
Wat voelen planten? Daniel Hamowitz van de Tel Aviv Universiteit in Israël gelooft dat hun gevoelens niet zo verschillend zijn van die van ons. Toen Hamowitz in 2012 besloot om What a Plant Knows te schrijven - waarin hij de ervaringen van planten onderzocht zoals weerspiegeld in het meest rigoureuze en moderne wetenschappelijke onderzoek - was hij tot op zekere hoogte onder de indruk.
"Ik was erg bezorgd over de reactie", zegt hij.
Promotie video:
En zijn bezorgdheid was niet onredelijk. Beschrijvingen van hoe planten zien, ruiken, voelen en, inderdaad, weten, weergalmden in het boek The Secret Life of Plants, dat in 1973 verscheen voor de bloeiperiode, maar zeer weinig bewijs bevatte. In het bijzonder bracht dit boek het idee dat planten positief reageren op de klanken van klassieke muziek volledig in diskrediet.
Maar onderzoek naar de perceptie van planten heeft een lange weg afgelegd sinds de jaren zeventig, en de laatste jaren is er een golf van onderzoek naar plantensensatie. Het doel van dit werk is niet alleen om aan te tonen dat "planten ook gevoelens hebben", maar ook om de vragen te stellen "waarom" en "hoe" de plant zijn omgeving voelt.
Schultz's Missouri-collega's Heidi Appel en Rex Cockcroft zijn op zoek naar de waarheid over het horen van planten.
“De belangrijkste bijdrage van ons werk is het vinden van de reden waarom geluid invloed heeft op planten”, zegt Appel. Het is onwaarschijnlijk dat Beethovens symfonie de aandacht van een plant zal trekken, maar de nadering van een hongerige rups is een ander verhaal.
In hun experimenten ontdekten Appel en Cockcroft dat opnames van de kauwgeluiden van rupsen ervoor zorgden dat de planten hun bladeren overspoelden met chemische afweermiddelen die waren ontworpen om aanvallers af te weren. “We hebben laten zien dat planten ecologisch relevant reageren op ecologisch relevant geluid”, zegt Cockcroft.
Milieurelevantie, of fit, is erg belangrijk. Consuelo de Moraes van het Zwitserse Federale Instituut voor Technologie in Zürich en collega's toonden aan dat, naast het vermogen om naderende insecten te horen, sommige planten ze kunnen ruiken of zelfs de geur van vliegende signalen die worden uitgezonden door nabijgelegen planten als reactie op naderende insecten.
Nog onheilspellender is de demonstratie uit 2006 dat een parasitaire plant - de wijnstokroos - een potentiële gastheer opspoort. Dan kronkelt de dodder in de lucht, verstrengelt de ongelukkige eigenaar en zuigt voedingsstoffen uit hem op.
Het lijkt erop dat deze acties verschillen van de onze? Planten horen of ruiken iets en handelen daarnaar, net als wij.
Maar er is natuurlijk een significant verschil. "We weten niet hoe vergelijkbaar de mechanismen van geurwaarneming zijn bij planten en dieren, omdat we niet veel weten over de mechanismen in planten", zegt de Mores.
We hebben neuzen en oren. Wat hebben planten?
Het ontbreken van duidelijke centra voor sensorische input maakt het moeilijk om de zintuigen van planten te begrijpen. Dit is niet het geval - de fotoreceptoren die planten gebruiken om te 'zien' worden redelijk goed begrepen - maar het veld als geheel verdient zeker verder onderzoek.
Appel en Cockcroft hopen van hun kant het deel of de delen van de plant te vinden die op geluid reageren. Mechanoreceptor-eiwitten die in alle plantencellen worden aangetroffen, zijn waarschijnlijke kandidaten. Ze zetten de microspanningen die door geluidsgolven worden gegenereerd om in elektrische of chemische signalen.
Wetenschappers proberen te begrijpen of planten met defecte mechanoreceptoren nog steeds kunnen reageren op geluid van insecten. Planten lijken geen behoefte te hebben aan zoiets omvangrijks als een oor.
Een ander vermogen dat we delen met planten is proprioceptie: het 'zesde zintuig' waarmee (sommigen van ons) blindelings kunnen typen, jongleren en weten waar verschillende delen van ons lichaam zich in de ruimte bevinden.
Aangezien dit gevoel niet geassocieerd is met een specifiek orgaan bij dieren, maar eerder berust op een feedbacklus tussen mechanoreceptoren in spieren en de hersenen, zal de vergelijking met planten vrij nauwkeurig zijn. Hoewel de details op moleculair niveau enigszins variëren, hebben planten ook mechanoreceptoren die veranderingen in hun omgeving detecteren en erop reageren.
"Het algemene idee is hetzelfde", zegt Hamant, die co-auteur was van een recensie uit 2016 van proprioceptieonderzoek. "Tot nu toe wisten we dat het bij planten meer te wijten is aan microtubuli (structurele componenten van de cel) die reageren op uitrekken en mechanische vervorming."
In feite vond een in 2015 gepubliceerde studie overeenkomsten die nog dieper zouden kunnen gaan en actine - een sleutelcomponent in spierweefsel - kunnen betrekken bij de proprioceptie van planten. "Er is minder steun voor", zegt Hamant, "maar er waren aanwijzingen dat actinevezels erbij betrokken waren; bijna als spieren."
Deze resultaten zijn niet de enige in hun soort. Terwijl ze de zintuigen van planten onderzochten, begonnen wetenschappers repetitieve patronen te vinden die duiden op diepe parallellen met dieren.
In 2014 toonde een team van wetenschappers van de Universiteit van Lausanne in Zwitserland aan dat wanneer een rups een Arabidopsis-plant aanvalt, deze een golf van elektrische activiteit veroorzaakt. De aanwezigheid van elektrische signalering in planten is verre van een nieuw idee - fysioloog John Burdon-Sanderson stelde het al in 1874 voor als het werkingsmechanisme van de Flytrap van Venus, maar wat echt interessant is, is de rol die moleculen - glutamaatreceptoren - spelen.
Glutamaat is de belangrijkste neurotransmitter in ons centrale zenuwstelsel en speelt precies dezelfde rol bij planten, met één groot verschil: planten hebben geen centraal zenuwstelsel.
"Moleculaire biologie en genomica vertellen ons dat planten en dieren bestaan uit een verrassend beperkte reeks moleculaire 'bouwstenen' die behoorlijk op elkaar lijken", zegt Fatima Tsverchkova, onderzoeker aan de Charles University in Praag, Tsjechië. Elektrische communicatie evolueerde op twee verschillende manieren, elke keer met behulp van een reeks bouwstenen die zogenaamd 1,5 miljard jaar geleden de kloof tussen dieren en planten veroorzaakten.
"Evolutie heeft geleid tot een aantal mogelijke communicatiemechanismen, en hoewel je ze op verschillende manieren kunt krijgen, is het uiteindelijk hetzelfde", zegt Hamowitz.
Het besef dat dergelijke overeenkomsten bestaan, en dat planten veel meer gevoel voor de wereld hebben dan hun uiterlijk doet vermoeden, heeft geleid tot een aantal opmerkelijke beweringen over "plantenintelligentie" en zelfs een nieuwe discipline op gang gebracht. Elektrische signalering in planten was een van de sleutelfactoren bij het ontstaan van "plantenneurowetenschappen" (de term wordt gebruikt hoewel planten geen neuronen hebben), en tegenwoordig zijn er plantenonderzoekers die niet-plantaardige gebieden bestuderen, zoals geheugen, leren en probleemoplossing.
Deze manier van denken heeft er zelfs toe geleid dat Zwitserse wetgevers een handleiding hebben geschreven over het beschermen van de "waardigheid van planten" - wat dat ook mag betekenen.
Hoewel termen als "plant intelligence" en "plant neuroscience" door velen als metaforischer worden beschouwd, stuiten ze op kritiek. “Denk ik dat planten intelligent zijn? Ik denk dat planten ingewikkeld zijn”, zegt Hamowitz. En complexiteit moet niet worden verward met intelligentie.
Dus hoewel het erg handig is om planten in antropomorfe termen te beschrijven, zijn er grenzen. Het gevaar is dat we planten zouden kunnen beschouwen als inferieure versies van dieren, wat helemaal niet waar is.
"Wij die planten bestuderen, praten graag over de overeenkomsten en verschillen tussen de levensstijl van planten en dieren wanneer we de resultaten van het onderzoek aan het grote publiek presenteren", zegt Tsverchkova. Maar ze gelooft ook dat afhankelijkheid van dierlijke metaforen bij het beschrijven van planten tot problemen leidt. "Ik wil dergelijke metaforen vermijden om de meestal vruchteloze discussies te vermijden over de vraag of wortelen pijn doen als ze worden gebeten."
Planten zijn bij uitstek in staat om te doen wat ze doen. Ze hebben misschien geen zenuwstelsel, hersenen of andere complexe functies, maar ze overtreffen ons op andere gebieden. Bijvoorbeeld, hoewel ze geen ogen hebben, hebben planten zoals Arabidopsis minstens 11 soorten fotoreceptoren, terwijl wij er maar 4 hebben. Dit betekent dat hun zicht complexer is dan die van ons. Planten hebben verschillende prioriteiten, en hun sensorische systemen weerspiegelen dit. Zoals Hamowitz in zijn boek opmerkt: “licht voor een plant is niet alleen een signaal; licht is eten."
Daarom, hoewel planten met dezelfde problemen worden geconfronteerd als dieren, worden hun sensorische vermogens gevormd door hun belangrijkste verschillen. "De geworteldheid van planten - het feit dat ze niet bewegen - betekent dat ze zich veel meer bewust moeten zijn van hun omgeving dan ik of jij," zegt Hamowitz.
Om volledig te begrijpen hoe planten de wereld zien, is het belangrijk om het paradigma van attitudes ten opzichte van planten te veranderen. Het gevaar is dat als mensen planten met dieren vergelijken, ze de waarde van de eerste mislopen. Planten moeten worden beschouwd als interessante, exotische en verbazingwekkende levende wezens, niet als meubels. En in mindere mate: een bron van menselijke voeding en biobrandstof. Deze houding zou iedereen ten goede komen. Genetica, elektrofysiologie en de ontdekking van transposons zijn slechts enkele voorbeelden van gebieden die begonnen met plantenonderzoek, die allemaal tot op zekere hoogte cruciaal bleken te zijn in de biologie.
Aan de andere kant kan het besef dat we misschien iets gemeen hebben met planten een kans zijn om te erkennen dat we meer planten zijn dan we dachten, net zoals planten meer dieren zijn dan we dachten.
"We zijn misschien mechanistischer dan we vroeger dachten", besluit Hamowitz. Volgens hem zouden deze overeenkomsten moeten wijzen op de verbazingwekkende complexiteit van planten, evenals op gemeenschappelijke factoren die al het leven op aarde met elkaar verbinden. En dan zullen we eenheid in de biologie gaan waarderen.
ILYA KHEL