La cognizione estesa delle piante

Le piante potrebbero estendere il loro processo cognitivo agli elementi dell'ambiente che modificano. Dove finisce la cognizione di una pianta e inizia l'ambiente?

[Pubblicato originalmente il 28 luglio 2023]

È stato appena pubblicato un articolo in cui sviluppiamo ulteriormente l'ipotesi della cognizione estesa nelle piante. In particolare, esploriamo cosa questa ipotesi significa per la comprensione di cosa sia una pianta da un punto di vista fisiologico, ecologico e filosofico. Inoltre, discutiamo quattro casi di studio sulle quattro forme di estensione della cognizione delle piante proposte fino ad ora. È un approfondimento di ciò che era già stato proposto nel 2020 e discusso nell'articolo sul filo di Arianna, pubblicato all'inizio dell'anno.

Innanzitutto, per "noi" intendo Michael Marder e me. Michael è un filosofo e professore dell'Università dei Paesi Baschi in Spagna, oltre a essere membro della Ikerbaske, la Fondazione Basca per la Scienza, il cui lavoro include filosofia ecologica e pensiero ecologico, teoria politica e fenomenologia. Ha scritto diversi libri e numerosi articoli, molti sulla filosofia della cognizione delle piante. Il suo libro più recente, Time is a plant  (Il tempo è una pianta, in traduzione libera), uscirà quest'anno, pubblicato dalla casa editrice Brill.

E io... sono io. Sono dottorando all'Università di Reading (Inghilterra) e sto cercando di capire come le piante sostengono i loro processi cognitivi e intelligenti, essendo esseri così affascinanti e belli, capaci di vivere in armonia su questa terra per più di 400 milioni di anni.

In questo lavoro, discutiamo un po' del vecchio problema del dualismo tra corpo e anima, un'idea — o anche un paradigma — che ha dominato la scienza occidentale dai tempi di Platone. Nel corso dei secoli, il pensiero prevalente in questa parte del mondo è stato che l'anima, lo spirito, ciò che dà vita, che anima, fosse qualcosa di separato dal corpo, essendo immanente e immateriale. Questo concetto è stato perpetuato dalla Chiesa Cattolica, in quanto aiutava a sostenere gran parte della teologia cristiana, dalla contrapposizione tra le tentazioni e i peccati della carne (cioè, del corpo) contro le virtù dello spirito, fino a spiegare come le anime vanno a unirsi a Dio dopo la morte, mentre il corpo fisico si decompone.

Nel XVII secolo, ispirato da queste concezioni religiose, il filosofo francese René Descartes approfondì ulteriormente questa tesi concludendo che il corpo e la mente hanno nature completamente distinte e che, quindi, potrebbero persino esistere indipendentemente l'uno dall'altro (almeno, la mente senza il corpo). Mentre il corpo potrebbe essere studiato analiticamente, scientificamente, la mente sfuggirebbe a questa condizione, essendo più di tutto un problema filosofico o teologico. Descartes consolidò il dualismo tra corpo e mente separando ciò che costituisce gli esseri umani in res extensa, ovvero la cosa estesa, il corpo, e res cogitans, la cosa pensante, la mente.

Una spiegazione dettagliata di questa distinzione cartesiana e delle sue implicazioni per la filosofia e la scienza contemporanee richiederebbe non solo un intero post dedicato a questo, ma libri e libri, tesi e più tesi di dottorato, come effettivamente accade. Pertanto, non andremo più a fondo in questo argomento. Sappiamo, tuttavia, che Descartes stabilì il paradigma che avrebbe guidato tutta la ricerca scientifica sul funzionamento della mente praticamente fino ad oggi. Attualmente, non si parla più di anima, ma di mente o di cognizione, ma l'idea che sia fatta di qualcosa di speciale, trascendente, rimane radicata nel modo in cui molti studiano questi fenomeni, spesso senza che gli scienziati se ne rendano conto.

Un cambiamento iniziò a verificarsi negli anni '70 (come molte altre cose in quei tempi prolifici!), quando alcuni scienziati iniziarono a proporre di abbandonare la concezione dualista di mente e corpo, con la mente vista come una "cosa" (res, in latino). Scienziati come Gregory Bateson, Humberto Maturana e Francisco Varela, tra molti altri, proposero che la mente, o cognizione, fosse, al contrario, un processo che accade nel corpo e per il corpo. Il processo cognitivo non è qualcosa di soprannaturale che risiede in noi, implicando una distinzione chiara tra ciò che è cognitivo e ciò che non lo è, ma è il prodotto del funzionamento dei nostri corpi. La cognizione è l'effetto osservabile di un tipo molto speciale di interazione (inevitabile) tra la materia e l'energia che compongono i nostri corpi. Tuttavia, è la stessa materia e energia che troviamo intorno a noi, ma organizzate in altre forme.

Prima di proseguire, faccio una precisazione: c'è molta sovrapposizione tra i termini mente e cognizione, e anche tra questi due termini e coscienza. Personalmente, preferisco usare solo il termine cognizione come processo di percezione dell'ambiente, elaborazione delle informazioni, apprendimento, ecc. Mente e/o coscienza sono un prodotto del processo cognitivo quando questo diventa autoriflessivo, capace di stimolare se stesso e generare percezioni sul proprio funzionamento. Mentre la cognizione è un fenomeno presente in tutte le forme di vita, mente e/o coscienza sono probabilmente più limitate agli esseri umani e ad alcuni altri animali. Questo non significa che la mente contenga qualcosa di soprannaturale, poiché parliamo sempre di fenomeni fisici, e nemmeno significa che altre creature come piante, funghi e insetti non possano essere coscienti. Semplicemente non abbiamo ancora prove empiriche per questo, anche se stiamo partecipando di una discussione al riguardo in relazione alle piante.

Gli sviluppi della scienza della cognizione nella seconda metà del XX secolo fino a oggi hanno fatto sì che il processo cognitivo perdesse, almeno in parte della comunità scientifica, il suo status "divino" e diventasse un prodotto "terreno", qualcosa che accade qui e in interazione con la materia e l'energia intorno a noi. Una conseguenza interessante di ciò è che il cervello, che nella sua straordinaria complessità era considerato l'unico reliquiario possibile per consentire la manifestazione della cognizione, iniziò a essere visto come solo un'altra struttura dove questo tipo di interazione potrebbe accadere, ma non necessariamente l'unica. In realtà, qualsiasi corpo vivente è cognitivo, da una singola cellula a una balena megattera, e la cognizione è intesa da molti come una proprietà inerente alla vita.

Un'altra importante conseguenza di questo cambiamento di concezione è che non esiste più un motivo concreto per cui la cognizione debba essere contenuta nel corpo, visto che è il prodotto dell'interazione tra materia ed energia, come già detto. Ciò apre una possibilità affinché il processo cognitivo coinvolga altre forme di materia ed energia che non sono necessariamente presenti nel corpo. Di conseguenza, la cognizione può avvenire parzialmente al di fuori di esso, oltre i limiti imposti dalla pelle.

Questa idea è conosciuta come la  tesi della cognizione estesa e fu proposta da Andy Clark e David Chalmers nel 1998, all'epoca per spiegare parte del processo cognitivo umano. Secondo loro, quando manipoliamo oggetti per supportare il nostro processo cognitivo, come nel fare un calcolo matematico usando carta e penna, ciò che accade è che questi oggetti esterni al nostro corpo diventano parte della struttura che sostiene il processo, assumendo un'importanza paragonabile a quella dei neuroni. Essi sono elementi fondamentali per raggiungere il risultato di un calcolo, almeno per chi non è mai stato bravo in matematica.

La tesi della cognizione estesa fu sviluppata nel corso degli anni e, di recente, ha trovato spazio in altre aree non necessariamente legate allo studio della mente umana. Alcuni autori hanno proposto che anche i ragni estendano il loro processo cognitivo alle loro ragnatele, altri che i mixomiceti (un tipo di ameba gigante) facciano lo stesso, e il nostro gruppo ha lavorato sull'ipotesi che anche le piante estendano la loro cognizione. La possibilità che l'estensione della cognizione sia relativamente comune in natura è stata persino discussa in questo blog.

Tre concezioni di cognizione estesa nelle piante

Prima di discutere come le piante estendano la loro cognizione, è interessante chiarire cosa significhi estendere la cognizione, poiché ci sono tre sensi in cui il sostantivo "cognizione estesa" può essere interpretato: il primo risale a Descartes, di nuovo.

Secondo il filosofo, siamo composti da una sostanza che si estende nello spazio, che occupa un volume. Questa è la cosa estesa (res extensa). Inoltre, saremmo formati anche dalla trascendente e misteriosa cosa pensante (res cogitans), che ci dà vita, volontà, spirito. Come detto, questa “cosa” è immateriale, dunque non estesa. Ma se abbandoniamo questo dualismo e comprendiamo la mente come parte inestricabile del corpo, allora il suo processo necessariamente si estende nello spazio tanto quanto il nostro corpo, essendo così anch'essa estesa.

Il secondo senso sarebbe un'estensione al di là dei limiti epistemologici di come la cognizione è compresa oggi da molti scienziati. In particolare, rispetto all'idea cognitivista (riferita al movimento di psicologi statunitensi della metà del XX secolo). Questa visione vede la cognizione come confinata al cervello o al sistema nervoso centrale, un processo simile a un programma informatico che processa input sotto forma di simboli codificati in impulsi elettrici nei nostri neuroni per produrre output. Tuttavia, se comprendiamo la cognizione come un fenomeno che coinvolge una gamma di processi fisiologici e interazioni della materia che vanno ben oltre i segnali elettrici nei neuroni, c'è un'estensione del concetto stesso di cognizione e della comprensione di cosa sia questo fenomeno.

Il terzo senso è il più radicale e controverso, ed è proprio quello proposto da Andy Clark e David Chalmers discusso in precedenza. Ovvero, la cognizione si estende al di fuori del corpo, abbracciando oggetti che sono al di là della nostra pelle e processi al di fuori dei nostri neuroni. Tuttavia, nel nostro caso, parliamo di piante, che non hanno né neuroni né pelle, ma l'idea rimane valida. Il processo cognitivo di una pianta non deve essere confinato all'interno della sua epidermide, ma può avvenire anche all'esterno di essa. Inoltre, una delle forme attraverso cui le piante manifestano la loro cognizione è proprio l'estensione del loro corpo — attraverso la crescita — occupando spazi dove prima non erano presenti.

Lezioni dall'anatomia delle piante

Se osserviamo attentamente come sono organizzati i corpi delle piante, l'idea di cognizione estesa può sembrare addirittura naturale. E per questo, un confronto con il modo in cui gli animali sono organizzati può facilitare la comprensione.

Gli animali si sono evoluti come esseri eterotrofi, cioè, devono ottenere il loro nutrimento dall'ambiente. Pertanto, nel corso dell'evoluzione, sono stati costretti a muoversi per trovare cibo e acqua. Per farlo, avere un corpo compatto aiuta molto, poiché è più facile muovere tutti gli organi interni quando sono "impacchettati", con la minore superficie di contatto possibile con l'ambiente. Questa locomozione ha anche favorito la concentrazione di funzioni in determinate aree del corpo, compresi i sensi. Generalmente, gli organi di senso si trovano nella testa, la parte del corpo che esplora il mondo prima del resto. Nel caso umano, ad esempio, escludendo il tatto, che è un senso distribuito su tutta la pelle, tutti gli altri sensi (vista, olfatto, gusto, udito, equilibrio) sono concentrati nella testa. Ciò significa che vi è una limitazione dei canali attraverso cui gli animali possono interagire con il mondo, poiché ogni interazione passa attraverso i sensi.

Le piante, invece, sono autotrofe, cioè producono il proprio nutrimento utilizzando l'energia del Sole e piccole molecole che giungono a loro passivamente (talvolta non così passivamente, come vedremo). Per le piante, diversamente dagli animali, è più vantaggioso avere la maggiore superficie di contatto possibile con l'ambiente. In questo modo, possono ricevere una maggiore quantità di luce solare, molecole di anidride carbonica, nutrienti e acqua dal suolo rispetto a se avessero una struttura più compatta.

Inoltre, poiché sono radicate nello stesso luogo, ossia sono sessili, non possono permettersi di centralizzare le funzioni come hanno fatto gli animali con i loro organi interni. Dopotutto, se una pianta immaginaria avesse un cuore per pompare la linfa e un erbivoro mangiasse proprio la parte del corpo dove si trova il cuore, essa morirebbe immediatamente senza poter scappare. Un animale, se si sente minacciato, fugge, portando con sé i suoi organi.

(Un chiarimento: parlo di animali che trasportano i loro organi da una parte all'altra puramente come una figura retorica per facilitare il ragionamento. Dopo tutto, è ovvio che un animale non trasporta i suoi organi come fossero accessori. L'animale è i suoi organi, e quindi qualsiasi decisione di muoversi coinvolge tutta la sua anatomia).

Queste sfide imposte dalla vita sessile hanno portato le piante a un'importante adattamento: la modularità. Ovvero, le piante sono composte da moduli, parti semiautonome, ripetute e ridondanti. Le piante possiedono solo tre organi che potremmo considerare essenziali: radici, fusto e foglie. E tuttavia, a volte riescono a sopravvivere anche senza alcuni di questi organi — chi ha mai fatto una talea di succulenta partendo da una singola foglia lo sa molto bene. La modularità implica che, nel corpo di una pianta, ci siano più connessioni e interazioni tra gli elementi che compongono i moduli che tra i moduli stessi, come è possibile osservare schematicamente nella figura sottostante.

Allo stesso modo, anche gli organi di senso delle piante non sono centralizzati: quasi tutte le foglie o radici sono in grado di percepire gli stessi stimoli, come luce, gravità, odori, suoni, umidità, ecc. Combinando ciò con la modularità delle piante, si conclude che i moduli avranno più connessioni con l'ambiente circostante che con altri moduli. Per una foglia in cima a un albero, le interazioni con l'aria secca e il sole cocente sono più intense che con un'altra foglia alla base della chioma che viene mangiata da un bruco. Ogni foglia ha i suoi problemi e il suo modo di affrontarli, spesso senza che ciò comporti interazioni con altri moduli. Quando, in rari momenti, c’è un'interazione più intensa tra di essi, oso chiamare questo fenomeno “attenzione” nelle piante, come è stato discusso in un precedente post.

Se proviamo a comprendere le piante come una rete di relazioni, vedremo che vi è una ripetizione di parti con più connessioni tra loro e con l'ambiente rispetto ad altre parti. Questi sono i moduli che compongono la pianta. In nero, rappresentazione degli elementi della pianta e delle relazioni tra di essi. In giallo, gli elementi dell'ambiente | Parise e Marder (2023)

Partendo da questo ragionamento, possiamo concludere che la vita di una pianta avviene sulla superficie, nella maggiore interazione possibile con l'ambiente. E ciò che accade al di fuori della pianta è così efficace nell'influenzare, in maniera quasi immediata, la sua fisiologia, che può essere persino più importante di ciò che avviene all'interno della pianta stessa, in moduli più distanti. La vita della pianta sono le foglie, la corteccia, le punte delle radici.

E nota che ciò è così vero che la maggior parte della massa di una pianta legnosa è costituita da materiale morto che essa utilizza come supporto per crescere, come se fosse un corallo che deposita roccia al di sotto di sé per riuscire a elevarsi verso la superficie. Quando ricordo le secolari cannelle nere (Ocotea catharinensis) e i giganteschi fichi della mia Florianópolis, o contemplo le imponenti querce dell'Inghilterra, dove mi trovo attualmente, mi piace fare uno sforzo mentale per ricordare che, dietro la sottile corteccia di questi alberi maestosi, c'è semplicemente legno morto. Ciò che noi apprezziamo per costruire case e mobili è, per le piante, semplicemente un supporto creato da questa formidabile biopellicola che è la parte viva degli alberi, per ottenere un maggiore contatto con la luce del Sole, l'aria e l'acqua. La vita delle piante avviene sulla superficie.

Un ramo di albero tagliato dimostra che la vita di una pianta avviene sulla superficie. Le piante sono una sottile pellicola vivente che avvolge il legno morto | Immagine di Rose Antonelli

I quattro possibili canali di estensione della cognizione delle piante

Se la vita delle piante è così intrinsecamente legata alla superficie, è possibile che ciò abbia rappresentato un passo verso l’estensione delle loro capacità cognitive, soprattutto perché le piante sono molto efficaci nel modificare l’ambiente in cui vivono. Non a caso, la loro ombra favorisce la vita di molti organismi, le loro radici ridistribuiscono l'acqua del suolo rendendolo più umido, e gli aerosol che rilasciano dalle foglie, insieme al vapore acqueo, formano nuvole che vanno a portare pioggia in luoghi lontani. Inoltre, le piante modificano attivamente il proprio ambiente attraverso il rilascio di sostanze chimiche dalle radici, l’interazione con microrganismi e il rilascio di composti chimici volatili dalle foglie. Queste ultime modifiche ambientali possono influire sul modo in cui percepiscono e interagiscono con l'ambiente circostante, fungendo da mezzo per estendere la loro cognizione.

Composti organici volatili: la cognizione delle piante nella “nuvola”

Non ci sono più dubbi sul fatto che le piante comunichino tra loro e con gli animali tramite composti organici volatili (VOC, acronimo inglese di Volatile Organic Compounds). Questo fenomeno è studiato dagli anni '80, e si sa già molto sui composti che le piante rilasciano nell'aria e sugli effetti che questi esercitano su altre piante. Uno dei VOC più noti è l’etilene, un ormone gassoso che induce la maturazione di alcuni frutti, tra altre funzioni. Il metil-jasmonato è noto per essere liberato dalle piante quando vengono attaccate da erbivori, avvisando altre piante dell’attacco e inducendole a preparare le proprie difese. C'è anche il metil-salicilato, maggiormente associato a infezioni da funghi e batteri.

Tuttavia, le piante non rilasciano mai un solo VOC nell'aria, ma sempre un vero e proprio cocktail di diverse molecole, in cui sono codificati messaggi che altre piante possono comprendere. In genere, si tratta di messaggi associati ad attacchi di erbivori o malattie — il che è comprensibile, considerando che questi potrebbero essere alcuni dei problemi più gravi che le piante affrontano nella loro vita. Così, una pianta sotto attacco può avvisarne altre, che preparano le loro difese aumentando la produzione di sostanze che rendono le foglie più amare e stimolando la produzione di nettare extrafloreale, un nettare che attira formiche e altri insetti in grado di attaccare gli erbivori. È stato dimostrato che la comunicazione tra piante le rende più resistenti agli erbivori e alle malattie.

A causa delle evidenti applicazioni che la comunicazione tra piante può avere per l'agricoltura, è stata posta molta enfasi nello studio di questo fenomeno. Tuttavia, ciò ha portato a trascurare un fatto importante: la comunicazione tra piante probabilmente evoluì non per "parlare" con altri individui, ma come un sistema di comunicazione interna della stessa pianta.

Consideriamo due rami fisicamente vicini tra loro: se un grillo iniziasse a mangiare le foglie di uno dei rami e la pianta non producesse VOC, l’unico modo per l’altro ramo di sapere dell’attacco e prepararsi a una possibile predazione sarebbe che il ramo attaccato inviasse segnali elettrici o chimici lungo tutta la sua lunghezza fino al fusto. Da lì, i segnali risalirebbero fino alla base dell’altro ramo e da lì fino alla punta. Come si può immaginare, non solo ci sarebbe molto spazio per rumori e perdita di informazioni che ostacolerebbero lo scambio di segnali, ma questo processo potrebbe richiedere ore. Il grillo sarebbe molto più veloce nel saltare da un ramo all'altro e mangiare altre foglie indifese.

La soluzione evolutiva a questo problema furono i VOC. Rilasciando questi VOC nell'atmosfera, la pianta crea un ponte invisibile tra rami distanti attraverso il quale l'informazione può fluire con molta più efficienza, garantendo così l'integrazione dell'intera chioma e il corretto funzionamento della pianta come individuo. Tuttavia, queste reti di trasmissione dell’informazione, così cruciali per la sopravvivenza, si sviluppano al di fuori del corpo della pianta, in un'atmosfera modificata dalla pianta stessa in risposta a un attacco di erbivori. A loro volta, queste reti modificano il comportamento della pianta. Pertanto, si può affermare che il processo cognitivo delle piante si estenda ai VOC, poiché questi svolgono essenzialmente le stesse funzioni delle reti di comunicazione interne, come ormoni e segnali elettrici. La cognizione delle piante è anche nell’aria.

Essudati radicali e le comunità di microrganismi

Le piante rilasciano costantemente sostanze chimiche attraverso le radici che hanno diverse funzioni, dal lubrificare il contatto tra le punte delle radici e il suolo fino a solubilizzare i nutrienti per renderli più facilmente assorbibili. Queste sostanze, conosciute come essudati, possono anche essere tossiche per altre piante, come forma di competizione per lo spazio sotterraneo. In tal caso, vengono chiamati essudati allelopatici.

Tuttavia, alcuni essudati allelopatici possono essere tossici per la stessa pianta che li ha prodotti, il che può sembrare controintuitivo. Investigando il ruolo di questa sensibilità agli essudati propri, ricercatori negli Stati Uniti e in Israele scoprirono una funzione sorprendente per questa autotossicità: aiutare a rilevare ostacoli a distanza, come se fosse un “sonar chimico”. Ad esempio, i ricercatori israeliani del gruppo di Ariel Novoplansky coltivarono piante di piselli con le radici circondate da fili di nylon. Quando le radici crescevano in direzione dei fili, gli essudati si accumulavano tra le punte delle radici e i fili fino a raggiungere una concentrazione che faceva sì che le radici smettessero di crescere o addirittura morissero in prossimità degli ostacoli. Di conseguenza, la pianta finiva per far crescere le sue radici lontano dai fili, organizzandole in modo più efficiente. L’accumulo di essudati e la loro interazione con la pianta che li ha prodotti permette di risolvere un problema, ma la soluzione non viene dall'interno della pianta, bensì dall'esterno. Il processo cognitivo di percepire ostacoli e riorganizzare le radici avviene parzialmente al di fuori della pianta, attraverso, ancora una volta, un ambiente che la pianta ha modificato e che, a sua volta, modifica la pianta stessa.

Più recentemente, un gruppo dell'Università di Leeds, in Inghilterra, ha pubblicato un articolo dimostrando che piante di grano potrebbero rilasciare sostanze chimiche nel suolo che segnalano quanto spazio ha per crescere. In base all'accumulo di queste sostanze ipotetiche e ancora sconosciute, il grano concilia la propria crescita con il volume di suolo disponibile nel vaso. Così, garantisce di non crescere mai oltre ciò che il suolo permette, facendo un uso “ponderato” delle risorse a sua disposizione. Ancora una volta, vediamo un'interazione tra l'ambiente modificato dalla pianta per modificare il comportamento della stessa pianta al fine di risolvere problemi. Infatti, la capacità di risolvere problemi è una delle definizioni più accettate di intelligenza. Per questo motivo, sosteniamo che gli essudati radicali rappresentino il secondo canale di estensione della cognizione delle piante.

Sempre sul tema degli essudati, un altro canale per l’estensione della cognizione può essere la modifica delle comunità di microrganismi che vivono nel suolo. A seconda delle sostanze chimiche che le piante rilasciano attraverso le radici, come acidi organici più o meno complessi, esse possono favorire o inibire lo sviluppo di determinati gruppi di microrganismi. Questi organismi, principalmente batteri, modificano anche il suolo e rilasciano sostanze chimiche che influenzano la fisiologia e il comportamento delle piante — e le piante sfruttano questo a loro vantaggio.

Esiste un fenomeno sempre più studiato chiamato “legacy del suolo” o “memoria del suolo”, che si verifica quando le piante subiscono uno stress, in particolare una malattia. In questo caso, una pianta malata modifica la composizione chimica dei suoi essudati, alterando la comunità batterica che vive intorno alle radici, e questi batteri finiscono per codificare una memoria di quella malattia nel suolo, al di fuori della pianta. Se un giorno la pianta si ammalerà nuovamente per lo stesso patogeno, la “memoria immunitaria” immagazzinata nei batteri del suolo l’aiuterà a soffrire molto meno rispetto alla prima volta. Questo è stato dimostrato applicando nel suolo “essudati sintetici”, dove si è osservato che la pianta diventava più resistente a malattie che non aveva mai affrontato, come se avesse avuto una memoria immunitaria “impiantata”. Inoltre, se piante “ingenue”, che non si sono mai ammalate prima, vengono piantate in suoli condizionati da piante precedentemente malate, anch'esse diventano più resistenti, dimostrando che la memoria immunitaria nel suolo può potenzialmente essere condivisa con altre piante della stessa specie. E la memoria, come sappiamo, è la base dell'apprendimento, un fenomeno cognitivo. La figura qui sotto mostra chiaramente un fenomeno di apprendimento tramite la memoria del suolo.

Il grafico mostra la gravità di una malattia nel tempo. Quando la pianta affronta la stessa malattia una seconda volta, la gravità è molto minore se è presente un suolo condizionato. Senza questa memoria, la malattia risulta più grave (linea tratteggiata) | Raaijmakers e Mazzola (2016).

Gli studi sulla memoria nel suolo dimostrano che la salute del suolo è estremamente importante per il corretto sviluppo delle piante. Quanto più ricco è il suolo di microrganismi, tanto più materiale la pianta avrà a disposizione per lavorare e creare queste memorie. Di conseguenza, la pianta sarà più resistente a parassiti e malattie. Questo è un campanello d'allarme per il modo in cui pratichiamo l'agricoltura convenzionale, caratterizzata da monocolture che richiedono l'applicazione di fertilizzanti, i quali finiscono per uccidere gran parte della microbiota del suolo. Senza il supporto di questi microrganismi, è prevedibile che le colture diventino più vulnerabili alle malattie, il che porterà alla necessità di utilizzare pesticidi e prodotti chimici che comprometteranno ulteriormente la salute del suolo, in un circolo vizioso di degrado ambientale. Per questo motivo, è importante cercare soluzioni agroecologiche che garantiscano la salute e la diversità del suolo, tra le altre cose, per fornire alle piante gli strumenti di cui hanno bisogno per sopravvivere con minore intervento umano.

Le reti di funghi micorrizici

Il quarto canale di estensione della cognizione delle piante proposto finora è la celebre rete di funghi micorrizici che connette le piante sotto terra. Questi funghi sono molto più piccoli delle radici, crescono molto più velocemente e sono più efficienti nel trovare nutrienti nel suolo. Le piante, d’altro canto, sono le uniche che possono produrre ciò che ogni essere vivente desidera: glucosio, zucchero. Così, piante e alcuni funghi hanno avviato una collaborazione in cui i funghi cercano nel suolo i nutrienti e l'acqua di cui la pianta ha bisogno, scambiandoli con gli zuccheri prodotti attraverso la fotosintesi. Questa interazione avviene tramite un'interfaccia molto intima chiamata micorriza, in cui i funghi crescono all'interno delle radici e creano connessioni con le cellule delle piante.

Le micorrize sono così vantaggiose per entrambi i partner che quasi tutte le piante esistenti oggi stabiliscono questo tipo di simbiosi, una simbiosi che dura da oltre 400 milioni di anni e che probabilmente ha permesso alle piante di uscire dagli oceani e colonizzare la superficie terrestre. Oltre a trovare nutrienti, i funghi micorrizici aiutano le piante a resistere alla siccità, attivano il loro sistema immunitario rendendole più resistenti alle malattie, isolano le punte delle radici dal contatto con microrganismi nocivi, come nel caso di alcune micorrize, e persino proteggono le piante da un eccesso di nutrienti nel suolo.

Questa simbiosi è talmente intensa che alcune piante hanno iniziato a delegare buona parte della ricerca di nutrienti a questi funghi, allo stesso modo in cui molte persone ordinano cibo tramite app invece di andare al supermercato o al ristorante. Alcuni studi hanno dimostrato che le piante con radici più spesse tendono a fare maggiormente questo tipo di scambio, forse perché per loro le radici richiedono un investimento di glucosio molto più alto rispetto alle micorrize. Alcuni autori sostengono che questi funghi siano praticamente delle “estensioni” delle radici, ma abbiamo ogni motivo per sospettare che questo termine possa essere applicato non solo come una metafora.

Funghi micorrizici come questa Amanita muscaria potrebbero essere coinvolti nell’espansione della cognizione degli alberi con cui formano simbiosi

Se i funghi trovano nutrienti per le piante, prendono decisioni, guidano le radici e rendono la risoluzione dei problemi e l'esplorazione del mondo molto più facili, o addirittura possibili, questi funghi potrebbero forse essere considerati parte dell’apparato cognitivo delle piante. Il comportamento del fungo è regolato dalla pianta tramite il rifornimento di glucosio e anche mediante il “permesso” di associarsi ad essa, poiché la pianta deve abbassare la propria immunità localmente per consentire l’entrata del fungo, e tale comportamento è reversibile qualora sia interessante alla pianta ridurre il numero di micorrize. Tuttavia, anche il comportamento della pianta è manipolato dal fungo. Ad esempio, vi sono evidenze che il fungo possa fornire più o meno risorse, o addirittura mobilitare nutrienti da una parte della rete di micorrize, dove sono più abbondanti, a un’altra con quantità minore, aumentando così il costo del suo “prodotto”, poiché se vi è domanda di nutrienti, il "prezzo" in zuccheri finisce per aumentare. Sebbene sorprendente, è bene chiarire che non vi è evidenza che questo comportamento sia una scelta consapevole del fungo, ma piuttosto un prodotto della dinamica della simbiosi.

Comunque, il comportamento di cercare nutrienti richiede abilità cognitive, e chi possiede queste abilità non è solo la pianta o i funghi, ma le piante e i funghi insieme. Entrambi cercano nutrienti regolando la crescita e il comportamento reciproco, in una connessione così intima che risulta difficile separare pianta e fungo, poiché uno finisce per essere la continuazione dell’altro.

Una pianta è molto più di ciò che vediamo.

Un aspetto che l’ipotesi della cognizione estesa ci insegna è che le piante sono molto più di ciò che gli occhi possono vedere. Le piante sono immerse in un ambiente profondamente modificato da loro stesse e che si autogenera influenzando le stesse piante. Le loro chiome non sono sole nell’aria, ma immerse in una nuvola invisibile di VOC (composti organici volatili) che porta e trasmette informazioni da ogni lato, in ogni momento. Le loro radici non sono semplicemente nella terra, ma in una matrice creata dalle stesse piante per loro e per tutti gli esseri che vivono con esse, e questa matrice le aiuta a ottenere informazioni su ciò che le circonda e su come reagire agli ostacoli e risolvere i problemi. Anziché essere vista come nella figura sopra, una pianta dovrebbe, in realtà, essere vista come nella figura sottostante. Le piante sono molto più grandi e più diffuse di quanto immaginiamo. Sono i nodi di una complessa rete di relazioni con l’ambiente che si condensano nella forma di una pianta, ma senza un confine definito, estendendosi in tutte le direzioni. E se la cognizione avviene nel corpo, nella materia, essa non ha confini definiti.

La struttura cognitiva di una pianta è molto diversa se consideriamo la sua dimensione estesa. Le piante sono il punto focale, nodi di ampie e complesse relazioni tra gli elementi del mondo. In verde, rappresentazione dei VOC. In rosso, rappresentazione di tutte le forme di estensione della cognizione sotto terra, come gli essudati radicali, le micorrize e altri microorganismi | Parise e Marder (2023).

In questo caso, sorge un'altra domanda interessante: finora abbiamo parlato, in generale, di una pianta e del suo ambiente, ma le piante non sono mai sole. Crescono in prossimità le une delle altre, interagendo tra loro attraverso tutti questi canali e molti altri ancora. Se i VOC e le reti di micorrize connettono piante diverse e permettono la comunicazione tra di esse, dove termina la struttura cognitiva di una pianta e dove inizia quella di un’altra? Quanto è fluido questo processo cognitivo? Come vedremmo una foresta, o persino un giardino, in un caso come questo? Una volta riconosciuta la cognizione estesa delle piante, queste e molte altre domande sul loro processo cognitivo, e su la cognizione in generale, dovranno essere affrontate.

Questo lavoro è stato pubblicato nel numero speciale Advances in Philosophical and Theoretical Plant Biology della rivista scientifica Theoerical and Experimental Plant Physiology, mantenuta dalla Società Brasiliana di Fisiologia Vegetale, che si è proposta di riflettere, filosoficamente ed ecofisiologicamente, sulla natura di ciò che chiamiamo pianta e che così facilmente diamo per scontato. Il nostro articolo può essere scaricato gratuitamente a questo link, e vale la pena dare un’occhiata agli altri articoli pubblicati nello stesso numero.

Infine, il lavoro è stato finanziato in parte dal Ministero della Scienza e Innovazione della Spagna attraverso il progetto Socioecos. Construyendo la sociedad sostenible: Movilización, participación y gestión de prácticas socio-ecológicas. Abbiamo anche ricevuto il generoso supporto dell'Università di Reading.