Le piante prestano attenzione?
- André Geremia Parise
- 21 mar 2024
- Tempo di lettura: 10 min
[Pubblicato originalmente il 04 giugno 2022]
È appena stato pubblicato un articolo che, spero, faccia un po' di rumore nella comunità scientifica — almeno, in quella parte che si occupa della cognizione delle piante. L'articolo, pubblicato su Progress in Biophysics & Molecular Biology, è uno sforzo collettivo con il contributo di ricercatori dei campi più vari (biologia, fisica, filosofia e psicologia) per sviluppare l'ipotesi che le piante siano capaci di prestare attenzione. Proprio così: attenzione, letteralmente!
Ma procediamo con calma per capire meglio. È noto da tempo che le piante sono intelligenti e cognitive. Sappiamo che percepiscono e sono consapevoli dell'ambiente intorno a loro, che prendono decisioni su cosa fare in diverse situazioni, che sono capaci di formare memorie e imparare (sono state osservate anche forme complesse di apprendimento, come l'apprendimento per associazione!), che comunicano tra loro e con altri organismi e addirittura che agiscono in antecipazione, basandosi su ciò che anticipano che accadrà in futuro. Un numero crescente di studi ha rivelato e consolidato questa nuova comprensione delle piante come esseri molto più complessi di quanto si immaginasse.
Ebbene, tra tutti questi studi sulla cognizione vegetale, manca un pezzo importante: lo studio del fenomeno dell'attenzione nelle piante. L'attenzione è uno stato cognitivo particolarmente importante perché, avendo gli organismi capacità cognitive limitate, e ricevendo molti stimoli dagli organi sensoriali, è necessario dare priorità a cosa percepire e a cosa rispondere. Allo stesso modo, quando svolgiamo un compito come guidare o studiare, dobbiamo concentrarci su ciò che stiamo facendo; non possiamo distrarci con altri stimoli che non sono correlati al compito, altrimenti rischiamo di avere un incidente o di non superare un esame — l'attenzione, quindi, è fondamentale per la sopravvivenza di un organismo.
Le piante possiedono un'enorme quantità di sensi, secondo alcuni autori addirittura più degli animali. Possono percepire la luce nelle sue più minime variazioni di intensità e qualità spettrale, sentono sostanze chimiche nell'aria e nel suolo, percepiscono il tocco, la gravità, in un certo senso sono capaci di ascoltare, sentendo e reagendo a diversi suoni, riescono a percepire gradienti di umidità nel suolo, sono sensibili a campi magnetici e così via. Tutto questo contemporaneamente e in due ambienti completamente diversi: il mondo sotterraneo oscuro, fresco e compatto, dove si trovano le radici, e il mondo aereo instabile, luminoso e imprevedibile, dove si trovano il fusto e le foglie. Come si può vedere, le piante ricevono e devono monitorare una quantità straordinaria di stimoli contemporaneamente.
Immagina di essere una pianta: non puoi muoverti e, allo stesso tempo, senti che ci sono insetti che masticano le tue foglie, il vento che soffia, l'acqua che sta finendo nel suolo, l'intensità del sole che cambia ogni minuto (soprattutto quando passa una nuvola), lombrichi che strisciano sulle radici, il suono delle cicale sui tuoi rami, altre piante che crescono più di te e che possono essere una minaccia in futuro, il «sapore» attraente di una macchia di nutrienti a pochi metri, ma verso cui devi indirizzare la crescita delle radici, funghi e batteri che comunicano con le tue radici e cercano di formare una simbiosi, oltre a sostanze chimiche nell'aria che portano messaggi da altre piante. È molta roba che accade contemporaneamente, vero? E sottolineiamo: non avete un cervello, né tantomeno neuroni, per assistere nel processamento di tutte queste informazioni.
Per riuscire a gestire tutti questi stimoli, parte del problema si risolve con la struttura dei corpi delle piante, che sono modulari. Ciò significa che sono composte da diverse parti ripetute e semi-autonome, ciascuna capace di gestire in modo relativamente indipendente gli stimoli percepiti. I problemi, quindi, sono suddivisi e la cognizione delle piante è distribuita attraverso i loro corpi. Ogni parte si assume la responsabilità di qualcosa. Così, una radice non deve preoccuparsi degli aggiustamenti nella fotosintesi che una foglia deve fare ogni volta che una nuvola passa davanti al sole, né una foglia deve decidere se la radice crescerà verso una zona più umida del suolo o un'altra che sembra essere ricca di un particolare nutriente. Inoltre, c'è un'altra strategia molto importante e finora largamente ignorata nella letteratura: dato che le capacità cognitive delle piante sono limitate, è necessario dare priorità agli stimoli a cui la pianta risponde. In altre parole, è necessario concentrarsi su alcuni stimoli più importanti in quel momento e ignorare gli altri. In altre parole ancora, è necessario scegliere a cosa prestare attenzione.
L'attenzione, quindi, può essere intesa come il fenomeno di priorizzare, in modo flessibile e dinamico, quali stimoli percepiamo e quali ignoriamo nel tempo, e su cui investiamo energia in modo sproporzionato. Questo è qualcosa che cambia costantemente e coinvolge un bilanciamento importante tra ciò che sta accadendo all'interno del corpo, a livello fisiologico, e all'esterno del corpo. Per esempio, se siamo concentrati su un compito, potremmo non notare che qualcuno ha lasciato un pacchetto di biscotti al nostro fianco. Tuttavia, se abbiamo fame, quello stimolo altrimenti irrilevante potrebbe raggiungere la nostra percezione cosciente.
Esistono molte varietà di attenzione e la maggior parte di esse è stata identificata e studiata negli esseri umani, naturalmente. Mai, però, nelle piante. Che io sappia, la prima persona a riflettere sul tema dell'attenzione nelle piante è stato il filosofo dell'Università del Paese Basco Michael Marder, che nel 2013 pubblicò um articolo in cui propone che le piante potrebbero essere capaci di possedere attenzione. Tuttavia, da quell'anno poco si è discusso sull'argomento fino al 2021, quando i miei colleghi ed io abbiamo pubblicato l'articolo risultante dalla mia tesi di master. In esso, studiando i segnali elettrici di una pianta parassita quando percepiva una preda vicino a sé, abbiamo trovato ciò che ci è sembrato una prova empirica di un processo di attenzione nelle piante. Spiego i risultati di questa ricerca in questo post qui.
L'analisi dei segnali elettrici delle piante tramite tecniche analoghe all'elettroencefalogramma dei cervelli per studiare empiricamente il fenomeno dell'attenzione in esse è sembrata un'idea promettente, oltre ad essere un'opportunità per combinare teoria e pratica in «tempo reale» per studiare un aspetto importante della biologia delle piante. Tuttavia, per studiare scientificamente l'attenzione vegetale, è necessaria un'ipotesi che giustifichi questa idea. E le ipotesi nuove nascono spesso dall'incontro di menti ed esperienze diverse.
E fu così che, unendo i contributi filosofici di Michael Marder, le conoscenze di ecologia comportamentale di Monica Gagliano (Southern Cross University, Australia), l'esperienza in psicologia sperimentale di Umberto Castiello (Università di Padova, Italia), la comprensione della fisica e delle analisi elettrofisiologiche di Thiago F. C. Oliveira e le conoscenze di fisiologia ed elettrofisiologia vegetale di Gustavo Maia Souza, Gabriel R. A. de Toledo e miei (tutti gli ultimi dell'Università Federale di Pelotas, Brasile); e dopo molte conversazioni via email e virtuali, visto che siamo ancora in tempi di pandemia, si è giunti all'articolo Do plants pay attention? A possible phenomenological-empirical approach. In questo articolo, cerchiamo di sviluppare un'ipotesi teorico-pratica per spiegare cosa sarebbe, come funzionerebbe, e come si potrebbe studiare l'attenzione delle piante, che mi sforzerò di spiegare qui sotto.
L'(eventuale) attenzione delle piante
Consideriamo due premesse: primo, l'attenzione è, in termini molto semplici, il processo di favorire certi stimoli e azioni a scapito di altri per poter gestire il processamento di questi stimoli, e l'uso delle informazioni così generate. Secondo Marder, attenzione è «un investimento sproporzionato di energia fisica o mentale da parte di un organismo, tessuto o cellula in un'attività particolare o nella ricezione di uno specifico stimolo o insieme di stimoli». Questa è una definizione interessante perché non è centrata sul cervello: non è necessario avere un cervello per avere attenzione, basta un organismo, tessuto o cellula che soddisfi i requisiti menzionati, il che apre la possibilità non solo alle piante, ma a qualsiasi organismo di essere attento, come funghi e persino batteri.
E quando osserviamo il comportamento delle piante, comprendiamo che molte delle attività che compiono richiederebbero attenzione. Per esempio, studi sulle piante rampicanti mostrano che cercano attivamente un sostegno a cui aggrapparsi, il che richiede l'identificazione di un obiettivo e il mantenimento della concentrazione su tale meta fino a raggiungere il sostegno desiderato. Qualsiasi comportamento orientato a un obiettivo, come crescere verso una fonte di luce, presumibilmente richiede attenzione. Pensate a una pianta in casa che cresce sempre verso la finestra. Mantiene questa crescita senza essere «distratta» dalle alternanze tra giorno e notte, o dalle luci accese in casa, specialmente quando fuori è buio. Anche le radici potrebbero prestare attenzione, poiché crescono verso una fonte di nutrienti seguendo questo stimolo senza essere deviate da altri, come tocchi e suoni. Un altro esempio è la pianta carnivora Dionaea, le cui foglie contengono sei setole che devono essere toccate da un insetto affinché chiuda la trappola. Questa pianta conta il numero di volte in cui le setole sono toccate per sapere quando innescare la chiusura. Quando una setola è toccata una volta, la pianta deve prestare attenzione allo stimolo successivo, il che richiede di mantenere la memoria del tocco precedente, per sapere se chiudere o meno la trappola.
Questi esempi ci permettono di supporre che le piante stiano prestando attenzione a ciò che fanno e sentono, ma come dimostrarlo empiricamente? Come sapere cosa sta accadendo a livello fisiologico?
Qui entra in gioco la segnalazione elettrica delle piante. Come gli animali, le piante sono capaci di generare nelle loro cellule molti segnali elettrici che viaggiano attraverso i loro corpi trasportando e ricevendo informazioni. L'insieme di tutta questa attività elettrica è chiamato elettroma vegetale, e l'elettroma può essere studiato utilizzando una tecnica analoga all'elettroencefalogramma, chiamata elettrofitogramma (dal greco: phytón, pianta). Non entrerò nei dettagli tecnici, ma posizionando elettrodi sulle piante, è possibile registrare come il campo elettrico tra gli elettrodi varia nel tempo, generando serie temporali. Successivamente, si analizzano le serie temporali in molti modi, dalle analisi matematiche alle classificazioni tramite intelligenza artificiale. E studiando la complessità di queste serie e come i segnali si correlano, possiamo avere un'idea di cosa stia accadendo all'interno della pianta.
Nonostante la comodità tecnica, una potenziale difficoltà nello studiare l'attenzione nelle piante è, appunto, la già menzionata modularità di queste. Se ogni parte di una pianta, foglie, rami e radici, è semi-autonoma, come può una pianta intera prestare attenzione? Cosa intendiamo quando diciamo che una pianta sta prestando attenzione? Bene, proprio per questo il fenomeno dell'attenzione nelle piante potrebbe essere considerato piuttosto raro. Tuttavia, ci sono occasioni in cui l'intera pianta deve coordinare il suo comportamento. Per esempio, quando le radici rilevano che non c'è più acqua nel suolo, inviano segnali elettrici alle foglie affinché queste chiudano gli stomi (piccoli pori regolabili che permettono lo scambio di gas e l'uscita di vapore), per evitare la perdita di acqua. Successivamente, iniziano a sintetizzare un ormone chiamato ABA (da non confondere con la band pop svedese), che stimola le foglie a mantenere gli stomi chiusi. Le stesse foglie iniziano a produrre ABA autonomamente, e tutta la pianta inizia, quindi, ad accumulare zuccheri e a produrre proteine che aumentano la resistenza alla siccità. Tutto ciò richiede lo sforzo collettivo e coordinato di tutte le parti della pianta per risolvere un problema comune.
Se usiamo l'analogia di Anthony Trewavas che le piante funzionano come una confederazione democratica, immaginiamo che una pianta in stato normale sia un paese in tempi normali, dove ogni abitante vive la propria vita, comunicando con gli altri quando necessario. Questi cittadini sanno di far parte dello stesso paese: hanno documenti che lo provano, condividono una cultura e una lingua comune, ma è un'appartenenza piuttosto dispersa, debole. Ora immaginiamo che arrivi la Coppa del Mondo: in questo caso, tutti cambiano il loro comportamento e il senso di appartenenza al paese è esacerbato. Quando la squadra nazionale gioca, tutti si riuniscono davanti alle televisioni e, con perfetta sincronia da nord a sud, soffrono ad ogni calcio di rigore e festeggiano ad ogni gol. L'intero paese si ferma per prestare attenzione alla partita.
Sarebbe più o meno così che funzionerebbe l'attenzione delle piante. E poiché l'attività elettrica sembra essere coinvolta in tutti i comportamenti delle piante, è lecito supporre che una pianta che sta prestando attenzione avrebbe la complessità dei suoi segnali ridotta, diventando più regolari, sincronizzati e prevedibili — proprio come l'attività degli abitanti di un paese diventa più prevedibile durante la finale della Coppa del Mondo: è facile supporre che quasi tutti saranno davanti a una televisione allo stesso tempo, che urleranno «GOOOOL» quando la palla tocca la rete della squadra avversaria, e tutti saltano, festeggiano e piangono insieme quando l'arbitro fischia la fine della partita annunciando la vittoria della nazionale.
Nell'articolo, abbiamo rivisto la letteratura alla ricerca di prove che l'attività delle piante funzionasse in questo modo quando si trovano in situazioni che presumibililmente richiedono attenzione. Le informazioni disponibili indicano che, apparentemente, c'è un senso in questa ipotesi: in quasi tutti i casi analizzati, la segnalazione elettrica delle varie specie studiate si è comportata nel modo atteso, il che apre la strada a ricerche empiriche sull'attenzione delle piante. Pertanto, abbiamo un punto di partenza teorico e pratico per investigare questo possibile fenomeno, il che può colmare una lacuna importante nello studio della cognizione e intelligenza delle piante.
Attenzione e coscienza
L'articolo aggiunge anche legna a un fuoco già molto acceso, ovvero la discussione su se le piante possano essere coscienti. Il dibattito ha guadagnato slancio negli ultimi anni con alcuni autori che hanno delineato chiaramente le loro posizioni, a favore o contro. Naturalmente, siamo ancora lontano dall'arrivare a una conclusione.
Tuttavia, è interessante notare che all'interno della tradizione fenomenologica della filosofia, attenzione e coscienza sono così correlate da poter essere considerate sinonimi: attenzione è coscienza. Questo ha senso se pensiamo che siamo coscienti solo di ciò a cui prestiamo attenzione. Se a una festa siamo così assorbiti dalla conversazione con una persona attraente che ci interessa, non siamo consapevoli della musica terribile che potrebbe essere in riproduzione. La nostra attenzione e coscienza è focalizzata sulla persona che ci attrae. Quando dormiamo, non prestiamo attenzione a nulla — infatti, siamo inconsci. Pertanto, se esiste qualcosa come una coscienza delle piante, lo studio della loro attenzione, sia empirico che filosofico, può aiutare a gettare luce su questo dibattito.
Il punto interessante è che, essendo le piante modulari, raramente sarebbero interamente in uno stato di attenzione. Il più probabile è che ogni modulo, ogni parte della pianta stia gestendo stimoli e azioni locali, che non sono percepiti dalla pianta intera, il che fa sì che la pianta nel suo complesso sia più vicina a ciò che potremmo chiamare uno stato di distrazione, con la sua presunta coscienza dispersa e non focalizzata. Tuttavia, quando la pianta nel suo insieme deve coordinarsi per raggiungere un obiettivo o risolvere un problema, tutti i moduli si sincronizzano e la pianta si «concentra» sulla sua attività o problema, presumibilmente diventando cosciente di ciò che ha attirato la sua attenzione, forse avendo coscienza di sé come un organismo — più o meno come un popolo che, all'improvviso, sente di far parte della stessa nazione durante la Coppa del Mondo.
Queste sono, naturalmente, riflessioni non impegnate. Tuttavia, forse la formulazione di una teoria della coscienza vegetale passa attraverso lo studio dell'attenzione nelle piante, che — è importante sottolineare — è solo un'ipotesi. L'idea dell'articolo pubblicato su Progress in Biophysics & Molecular Biology è dimostrare che il fenomeno dell'attenzione nelle piante è possibile e che può essere testato empiricamente; è aprire la strada a questa linea di ricerca. Da qui in poi si dovrebbe testare l'ipotesi con esperimenti solidi e discuterli con l'adeguata profondità filosofica e i giusti livelli di scetticismo. In futuro, speriamo di avere dati sufficienti per sostenere l'ipotesi che le piante prestano attenzione e, chissà, possano essere coscienti. Il lavoro è appena iniziato.
Comentarios