A primera vista, la planta de Malvaceae Lavatera cretica es solo una mala hierba discreta. Esta malva tiene flores rosadas y hojas anchas y planas que siguen al sol durante el día. Sin embargo, lo que hace la flor por la noche ha llamado la atención de la comunidad científica hacia la humilde planta. Unas horas antes del amanecer, la planta comienza a girar sus hojas en la supuesta dirección del amanecer. Malva parece recordar dónde y cuándo salió el sol en días anteriores y lo espera allí.
Cuando los científicos en el laboratorio intentan confundir a la malva cambiando la ubicación de la fuente de luz, simplemente aprende una nueva dirección. Pero, ¿qué significa esta afirmación en general, que la planta es capaz de recordar y aprender?
La idea de que las plantas pueden actuar de forma inteligente, y mucho menos aprender y formar recuerdos, era un punto de vista marginal hasta hace poco. Los recuerdos se consideran fundamentalmente un fenómeno cognitivo, tanto que algunos científicos consideran su presencia como una indicación necesaria y suficiente de que el cuerpo posee tipos básicos de pensamiento. Se necesita un cerebro para formar recuerdos, y las plantas ni siquiera tienen el sistema nervioso rudimentario que tienen los insectos y los gusanos.
Sin embargo, durante los últimos diez años, esta opinión ha sido cuestionada. La malva no es una excepción. Las plantas no son solo autómatas orgánicos pasivos. Ahora sabemos que pueden sentir e integrar información sobre docenas de variables naturales y aplicar este conocimiento para un comportamiento flexible y adaptativo.
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Por ejemplo, las plantas pueden reconocer si las plantas vecinas están relacionadas o no y adaptar sus estrategias de alimentación en consecuencia.
Impatiens pallida, una de varias especies conocidas por gastar la mayor parte de sus recursos en cultivar hojas en lugar de raíces en presencia de forasteros, es una táctica aparentemente dirigida a competir por la luz solar. Rodeado de plantas relacionadas, touch-me-not cambia las prioridades. Además, las plantas son capaces de construir sofisticadas defensas específicas en respuesta a la identificación de depredadores específicos. La goma de mascar de Tal de flores pequeñas (Arabidopsis thaliana) puede rastrear la vibración de sus orugas que comen y liberar aceites y químicos especiales para repeler insectos.
Las plantas también se comunican entre sí y con otros organismos, como parásitos y microbios, utilizando múltiples canales; esto incluye, por ejemplo, las "redes micorrízicas" fúngicas que unen los sistemas de raíces de varias plantas como una especie de Internet subterráneo.
Quizás no sea tan sorprendente, entonces, que las plantas sean capaces de aprender y usar la memoria para hacer predicciones y decisiones.
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¿Qué se incluye en los conceptos de "aprendizaje" y "memoria" si hablamos de plantas? El ejemplo más evidente en el debate es el proceso de vernalización, durante el cual algunas plantas deben estar expuestas a bajas temperaturas para que florezcan en primavera. La memoria invernal ayuda a las plantas a distinguir entre la primavera cuando los polinizadores como las abejas están ocupados y el otoño cuando están libres, y la decisión de florecer en el momento equivocado puede ser desastrosa para la reproducción.
En la planta experimental favorita de los biólogos, Tal's reticulatus, un gen llamado Flowering Locus C (FLC) produce una sustancia química que evita que se abran sus pequeñas flores blancas. Sin embargo, cuando una planta experimenta un largo invierno, los subproductos de otros genes miden la duración de la exposición a temperaturas frías y suprimen FLC en un gran número de células durante el clima frío. Cuando llega la primavera y los días se alargan, una planta que tenga un nivel de CLL bajo por el frío puede empezar a florecer. Sin embargo, el mecanismo anti-FLC requiere una exposición prolongada al clima frío para funcionar de manera efectiva, en lugar de períodos cortos de temperaturas fluctuantes.
Aquí interviene la llamada memoria epigenética. Incluso después del regreso de las plantas vernalizadas a condiciones cálidas, el contenido de FLC permanece en un nivel bajo debido a la remodelación de las marcas de cromatina. Estas son proteínas y pequeños radicales que se adhieren al ADN dentro de las células y afectan la actividad genética. La remodelación de la cromatina puede incluso transmitirse a las siguientes generaciones de células separadas, de modo que estas últimas "recuerden" inviernos pasados. Si la estación fría ha sido lo suficientemente larga, las plantas con algunas células que no han estado expuestas al frío aún pueden florecer en primavera porque la modificación de la cromatina continúa inhibiendo la expresión de FLC.
¿Pero es realmente un recuerdo? Los botánicos que estudian la memoria epigenética serán los primeros en estar de acuerdo en que es fundamentalmente diferente de lo que estudian los científicos cognitivos.
¿Es este término sólo una convención alegórica que combina la conocida palabra "memoria" con el desconocido campo de la epigenética? ¿O acaso las similitudes entre cambios celulares y recuerdos a nivel del organismo nos revelan profundidades desconocidas de lo que realmente es la memoria?
Los recuerdos epigenéticos y "cerebrales" tienen una cosa en común: cambios constantes en el comportamiento o el estado del sistema causados por un patógeno natural del pasado. Sin embargo, esta descripción parece demasiado general, ya que también cubre procesos como el daño tisular y los cambios metabólicos. Quizás la pregunta interesante aquí no es si los recuerdos son necesarios o no para la actividad cognitiva, sino más bien qué tipos de memoria indican la existencia de un proceso cognitivo subyacente y si estos procesos existen en las plantas. En otras palabras, en lugar de mirar la "memoria" en sí, vale la pena explorar la cuestión más fundamental de cómo se adquieren, forman o aprenden los recuerdos.
“Las plantas recuerdan”, dijo la ecóloga del comportamiento Monica Galliano en una entrevista de radio reciente. "Ellos saben exactamente lo que está pasando". En la Universidad de Australia Occidental, Galliano estudia plantas utilizando técnicas de aprendizaje conductual específicas de animales. Ella sostiene que si las plantas pueden mostrar resultados que sugieran que otros organismos vivos pueden aprender y almacenar recuerdos, debemos considerar igualmente la probabilidad de que las plantas también tengan estas habilidades cognitivas. Una de las formas de aprendizaje que han estudiado en detalle es la adaptación, durante la cual los organismos vivos expuestos a patógenos inesperados pero inofensivos (ruido, destello o luz) luego exhibirán una respuesta proactiva que se desvanecerá con el tiempo.
Imagina que entras en una habitación con un frigorífico zumbando: al principio es molesto, pero por regla general te acostumbras y, muy probablemente, al cabo de un rato, dejarás de notar este ruido. Una adaptación completa presupone un estímulo específico, por tanto, con la introducción de un estímulo diferente y potencialmente peligroso, el animal desencadena una nueva respuesta defensiva.
Incluso en una habitación ruidosa, es más probable que se estremezca ante un fuerte golpe. Esto se llama alivio de la habituación y es lo que distingue el verdadero aprendizaje de otros tipos de cambio, como la fatiga.
En 2014, Galliano y sus colegas probaron las habilidades de aprendizaje de la mimosa de una anual tímida, pequeña y rastrera. Sus hojas se enrollan en respuesta a una amenaza. Galliano y sus colegas dejaron caer la mimosa desde una altura (lo que, en principio, no podría haber sucedido con la planta en su historia evolutiva), y la planta se enteró de que era segura y no mostró una reacción de plegado. Sin embargo, se observó una respuesta cuando la planta se agitó repentinamente. Además, los científicos descubrieron que la adaptación de la tímida mimosa también estaba determinada por el contexto. Las plantas aprendieron más rápido en ambientes con poca luz, donde cerrar las hojas era más costoso debido a la escasez de iluminación y la necesidad del observador de conservar energía. (El equipo de Galliano no fue el primero en aplicar un enfoque de aprendizaje conductual a plantas como la tímida mimosa,sin embargo, los estudios anteriores no siempre se controlaron estrictamente y, por lo tanto, produjeron resultados contradictorios.
Pero, ¿qué pasa con una capacidad de aprendizaje más compleja?
La mayoría de los animales también son capaces de un aprendizaje condicionado y asociativo, durante el cual aprenden que dos estímulos están emparejados entre sí. Esto es lo que le permite enseñarle al perro a acercarse al sonido del silbato: el perro comienza a asociar este comportamiento con una golosina o cariño.
En otro estudio, Galliano y sus colegas probaron si los guisantes de semilla podrían vincular el movimiento del aire con la disponibilidad de luz. Colocaron las semillas en un laberinto en Y, una de cuyas ramas se puso en movimiento por el aire; también era la más brillante. Luego, las plantas se dejaron crecer en el laberinto y los científicos esperaban ver si lograban dominar la asociación. Los resultados fueron positivos: demostraron que las plantas dominaban la respuesta condicionada de una manera determinada situacionalmente.
Existe una creciente evidencia de que las plantas tienen algunas de las habilidades de aprendizaje inherentes a los animales. ¿Por qué tardó tanto en darse cuenta de esto? Puedes hacer un pequeño experimento. Eche un vistazo a esta imagen. ¿Qué se representa aquí?
La mayoría nombrará la clase general de animales en la imagen ("dinosaurios") y describirá lo que hacen ("luchar", "saltar") o, si se encuentra un fanático de los dinosaurios, designará un animal específico ("driptosaurus"). Rara vez se mencionarán líquenes, hierba, arbustos y árboles; en su mayor parte, se percibirán como el trasfondo del evento principal, el "campo de batalla" de los animales.
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En 1999, los biólogos James Wandersee y Elizabeth Schuessler denominaron a este fenómeno ceguera de las plantas, una tendencia a ignorar el potencial, el comportamiento y el papel únicamente activo de las plantas en la naturaleza. Los tratamos como un elemento de fondo y no como agentes activos del ecosistema.
En gran medida, esta ceguera se debe a la historia; estamos hablando de los remanentes filosóficos de paradigmas abolidos hace mucho tiempo que continúan influyendo en nuestra comprensión del mundo natural. Muchos científicos todavía están influenciados por el famoso concepto aristotélico de scala naturae, la "escalera de los seres", donde las plantas están en la parte inferior de la jerarquía de habilidades y valores, y los humanos están en la cima. Aristóteles enfatizó la división conceptual fundamental entre la vida vegetal inmóvil e insensible y el reino animal activo y sensible. En su opinión, la diferencia entre el reino animal y la humanidad es igualmente significativa; él no creía que los animales tuvieran ningún tipo de pensamiento en toda regla. Después de la difusión de estas ideas en Europa occidental a principios del siglo XIII y durante el Renacimiento, esta posición de Aristóteles se mantuvo en constante popularidad.
Hoy, este prejuicio sistemático contra los no animales puede llamarse zooshavinismo. Es omnipresente en el sistema educativo, los libros de texto de biología, las tendencias en las publicaciones científicas y en los medios de comunicación. Además, los niños que crecen en las ciudades rara vez interactúan con las plantas, rara vez las cuidan y, en general, no las entienden bien.
La forma en que funcionan nuestros cuerpos, nuestros sistemas de percepción, atención y cognición, contribuye a la ceguera a base de hierbas y los prejuicios relacionados. Las plantas no saltan sobre nosotros, no representan una amenaza y su comportamiento no nos afecta.
La investigación empírica sugiere que no se les nota tan a menudo como los animales, no atraen la atención tan rápido como los animales y nos olvidamos de ellos más fácilmente que de los animales. Percibimos las plantas como objetos o incluso no les prestamos atención en absoluto. Además, el comportamiento de las plantas suele estar provocado por cambios químicos o estructurales que son tan pequeños, rápidos o lentos que no podemos observarlos sin un equipo especial.
Además, dado que nosotros mismos somos animales, nos resulta más fácil reconocer el comportamiento animal. Los descubrimientos recientes en el campo de la robótica indican que los participantes de la investigación están más dispuestos a atribuir propiedades como la emoción, la intencionalidad y el comportamiento a sistemas que imitan el comportamiento humano o animal.
Dependemos de prototipos antropomórficos para intentar determinar si el comportamiento es sensato. Esto explica nuestra renuencia intuitiva a atribuir habilidades cognitivas a las plantas.
Pero el prejuicio puede no ser la única razón por la que ignoramos el potencial cognitivo de las plantas. Algunos académicos han expresado su preocupación de que conceptos como "ceguera de la hierba" sean solo metáforas confusas. Cuando la teoría cognitiva se aplica a las plantas de una manera menos abstracta y vaga, dicen, uno tiene la impresión de que las plantas funcionan de manera muy diferente a los animales. Los mecanismos de las plantas son complejos y sorprendentes, admiten, pero no son mecanismos cognitivos. Se cree que damos a la memoria una definición tan amplia que pierde su significado, y que procesos como la adaptación, de hecho, no son mecanismos cognitivos.
Una forma de explorar el significado del proceso cognitivo es examinar si el sistema usa representaciones. Un conjunto de líneas de colores puede formar una imagen de un gato, una representación de un gato, al igual que la palabra "gato" en esta oración.
El cerebro crea representaciones de elementos del entorno y así nos permite navegar en este entorno. Cuando falla el proceso de formación de representaciones, podemos empezar a formar en nuestra mente imágenes de objetos que en realidad no están cerca de nosotros, por ejemplo, para ver alucinaciones. Y a veces percibimos el mundo un poco mal, distorsionamos la información sobre él. Es posible que escuche mal en la letra de la canción o me estremezca al pensar que una araña se arrastra por mi mano cuando es solo una mosca.
La capacidad de malinterpretar la información entrante es una señal segura de que el sistema está utilizando representaciones cargadas de información para navegar por el mundo. Este es el sistema cognitivo.
A medida que formamos recuerdos, es probable que retengamos parte de esta información mostrada para poder usarla más tarde sin conexión. El filósofo Francisco Calvo Garzón, de la Universidad Española de Murcia, afirmó que para que una propiedad física o un mecanismo sea llamado representativo, debe "poder representar objetos o eventos temporalmente inaccesibles". Es la capacidad de la representación para reflejar algo que no existe, afirma, lo que permite que la memoria se considere un signo de actividad cognitiva. Una propiedad o mecanismo que no puede funcionar fuera de línea no puede considerarse verdaderamente cognitivo.
Por otro lado, algunos estudiosos admiten que algunas representaciones solo pueden funcionar en línea, es decir, representan y rastrean elementos del entorno en tiempo real. La capacidad nocturna de la malva para predecir dónde saldrá el sol, mucho antes de que aparezca, parece implicar representaciones fuera de línea; otras plantas de heliotropo, que solo siguen al sol cuando se mueve por el cielo, obviamente emplean algún tipo de representación en línea. Sin embargo, los organismos que utilizan solo representaciones en línea, dicen los científicos, también pueden considerarse cognitivos. Sin embargo, los procesos fuera de línea y la memoria son una evidencia más convincente de que el cuerpo no solo responde reflexivamente al entorno. Esto es especialmente importante en relación con el estudio de organismos que intuitivamente no estamos inclinados a considerar como cognitivos, como las plantas.
¿Existe evidencia de que las plantas exhiben y almacenan información sobre el medio ambiente para su uso posterior?
Durante el día, la malva gira sus hojas hacia el sol utilizando el tejido motor en la base del tallo; este proceso se controla activamente mediante cambios en la presión del agua dentro de la planta, esto se llama turgencia. La escala y la dirección de la luz solar están codificadas en tejidos sensibles a la luz distribuidos sobre el patrón geométrico de las venas de las hojas de malva, y la información sobre ellos se almacena hasta la mañana. La planta también realiza un seguimiento de los ciclos del día y la noche con su reloj circadiano interno, que es sensible a las señales naturales del atardecer y el amanecer.
Por la noche, al observar la información de todas estas fuentes, Mallow puede predecir dónde y cuándo saldrá el sol a la mañana siguiente. Puede que no opere con conceptos como "sol" o "amanecer", pero almacena información sobre el vector del sol y los ciclos del día y la noche, lo que le permite reorientar sus hojas antes del amanecer para que su superficie quede frente al sol naciente. También permite que la planta aprenda una nueva posición cuando los fisiólogos se engañan cambiando la dirección de la fuente de luz. En la oscuridad creada artificialmente, el mecanismo de anticipación también puede funcionar fuera de línea durante varios días. Se trata de optimizar los recursos disponibles, en este caso, la luz solar.
¿Puede este mecanismo ser considerado una "representación" - reemplazando los elementos del mundo circundante que determinan el comportamiento de la planta? Creo que sí.
Así como los neurocientíficos buscan identificar los mecanismos del sistema nervioso para estudiar la memoria en animales, los investigadores de plantas buscan comprender los mecanismos de la memoria que permiten a las plantas almacenar y usar información, y también usar esta memoria para personalizar su comportamiento.
Recién estamos comenzando a comprender las habilidades únicas de este grupo flexible y diverso de organismos. A medida que ampliamos nuestra curiosidad más allá del reino animal e incluso del reino vegetal para estudiar hongos, bacterias y protozoos, es posible que nos sorprenda descubrir que muchos de estos organismos emplean las mismas estrategias y principios básicos de comportamiento que nosotros mismos, incluida la capacidad de aprender y formar recuerdos.
Para avanzar, se debe prestar especial atención a los mecanismos. Necesitamos entender claramente cuándo, cómo y por qué recurrimos a la alegoría. Debe ser preciso en sus declaraciones teóricas. Y si la evidencia nos apunta en una dirección que está en desacuerdo con la sabiduría convencional, debemos seguir con valentía hacia donde nos lleve. Estos programas de investigación están todavía en su infancia, pero ciertamente continúan generando nuevos descubrimientos que socavan y amplían la comprensión humana de las plantas, desdibujando los límites habituales que separan el reino vegetal del reino animal.
Por supuesto, tratar de pensar qué puede significar el pensamiento en general en el caso de estos organismos es más bien un vuelo de fantasía, ya que en realidad no tienen una división en cerebro (mente) y cuerpo (movimiento).
Sin embargo, con un poco de esfuerzo, finalmente podemos ir más allá de los conceptos existentes de "memoria", "aprendizaje" y "pensamiento", que originalmente impulsaron nuestra solicitud.
Vemos que en muchos casos el razonamiento sobre los procesos de aprendizaje y memoria en las plantas se basa no solo en imágenes alegóricas, sino también en hechos secos. Y la próxima vez que te encuentres con una malva al borde de la carretera temblando bajo los rayos del sol, reduce la velocidad, mírala con nuevos ojos y recuerda que esta hierba discreta está llena de extraordinarias habilidades cognitivas.
