文／林孟均｜行政院農業委員會苗栗區農業改良場副研究員
我們常覺得植物是種沒腦的生物，它們無法思考，更別說是學習了。但真的是這樣嗎？
西澳大學（The University of Western Australia, UWA）的研究團隊發現植物可能也有學習力！植物受到訓練可以學習事件間的關聯，並透過觀察環境的變化，出現類似動物的記憶及覓食等行為，這項研究 2016 年發表於著名的《科學報導》（Scientific Reports）期刊，受到國際植物學家的關注。
小豌豆想多「吃」點光，就去找風吧！
光線是植物生存的要素之一，植物運用光行光合作用製造養分，因此光線被視為是植物的糧食，西澳大學副教授 Monica Gagliano 偕同牛津及蘇黎世大學研究人員組成的研究團隊，想要了解植物是否可以透過訓練學習，並對於光線出現「覓食」行為？
將豌豆栽培於 Y 型迷宮中，在訓練期間先以風扇吹拂一段時間後，再照藍光（植物所需的光），建立豌豆對於風吹與藍光的聯想學習；接著在測試階段，僅以風扇在 Y 型迷宮的某一端吹拂，受訓的豌豆就像知道該方向比較容易出現光源般，會在黑暗的迷宮中傾向朝有風扇吹拂的方向生長，而未受訓練的豌豆則不會對風扇有特殊的偏好行為。
研究團隊認為這種現象就像豌豆具有覓食的行為，能透過訓練來記憶並建立事件間的特定聯結，「聯想」並朝著可能有糧食的方向生長。
科學家發現豌豆能透過訓練來「聯想」並朝著可能有糧食的方向生長。圖／By qtree @ pixabay, CC0 Public Domain
研究團隊更進一步調整訓練時間，先建立植物的生理時鐘一段時間，接著在植物認定是白天或夜間的時間，分別進行藍光與風扇的聯結學習，發現植物的學習行為會受到生理時鐘影響，僅有在白天接受訓練的植物會有聯結學習力，出現朝向風吹方向生長的覓食行為，夜間受訓的豌豆均不會出現聯結學習反應。
掌握制約實驗，讓你稱霸動／植物界
Gagliano 教授表示，他們的研究靈感來自於著名的巴夫洛夫古典制約試驗［註 1］，狗可以透過訓練建立食物及鈴聲的聯結關係，在聽到鈴聲就聯想到食物，並出現流口水的行為。而他們的研究也發現相似的結果，豌豆也會學習光線及風吹的關係，感受到風吹而出現覓食行為。
過去的研究指出植物朝向光線處生長的向光性現象，是受到植物賀爾蒙──生長素（auxin）含量高低影響細胞生長大小的被動變化，這項研究卻顛覆這項理論，植物可透過學習，主動出現促進光合作用的覓食行為。
Gagliano 教授表示，動物有大腦可以用來記憶或學習，植物則可能是利用類似神經網絡（neural networks）的組織來進行記憶及學習能力的建構。
過去的研究指出植物朝向光線處生長的向光性現象，是受到植物賀爾蒙－生長素含量高低影響細胞生長大小的被動變化，這項研究卻顛覆這項理論，植物可透過學習，主動出現促進光合作用的覓食行為。圖／By MacKhayman, CC BY-SA 3.0, wikimedia commons
有趣的是主導這項研究的 Gagliano 教授過去是研究熱帶魚生態的專家，或許是這個原因，讓研究團隊可以發現植物這個激似動物的學習力大發現！
Gagliano 也表示：植物學習力的發現，警示我們應該更加重視環境的破壞問題，因為這些破壞可能會加速植物朝著有利於生存的目標繁衍，並大大改變未來的環境生態樣貌，而植物是否有其他動物般的行為模式？也等著我們繼續深入的探索與發現！
- 註 1：「巴夫洛夫古典制約試驗」：巴夫洛夫為俄羅斯生理學家，他觀察狗看到食物會分泌唾液，運用食物加上搖鈴聲來刺激狗分泌唾液，達到聯想學習訓練。爾後被訓練過的狗只要聽到搖鈴聲就會分泌唾液，對於狗的學習與記憶做出了詮釋，此項研究被視為古典制約理論的先驅。巴夫洛夫並在 1904 年因為對消化系統的研究得到諾貝爾醫學獎。
參考資料：
- Monica Gagliano, Vladyslav V. Vyazovskiy, Alexander A. Borbély, Mavra Grimonprez, and Martial Depczynski. 2016. Learning by Association in Plants. Scientific Reports 6:38427
- Smart plants learn new habits, The University of Western Australia, 2016.12.6
- 維基百科：巴夫洛夫
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