最新研究顯示,,植物可能是非常精于計算的物種,它們的計算能力也許并不亞于一臺電腦,。計算是植物生存的需要,,為了與環(huán)境的變化協(xié)調(diào)一致,植物中的各個單元需要運動,,而這種運動又必須在所有單元間統(tǒng)一和諧地進(jìn)行,,只有計算才能使它們做到這一點。事實上,,在生物的世界中,,類似的情形并不少見,科學(xué)家認(rèn)為,,龐大的螞蟻社會,、動物的神經(jīng)系統(tǒng)和免疫系統(tǒng),之所以協(xié)調(diào)得那么好,,全是計算的結(jié)果,。
科學(xué)家發(fā)表文章說,植物的計算是要解決它們?nèi)~面上氣孔的開合問題,,這些氣孔是二氧化碳的通道,,它們用氣孔吸取二氧化碳以進(jìn)行光合作用,但與此同時,,氣孔也容易使水分流失導(dǎo)致植物脫水,,為了在環(huán)境的變化中獲取最佳平衡,植物需要不斷地調(diào)整“呼吸”,,也就是調(diào)節(jié)氣孔的開合度,,控制氣孔開合的數(shù)量。
植物沒有大腦,,它們是如何實現(xiàn)這種平衡的呢,?最初,生物學(xué)家們認(rèn)為,,那些氣孔僅僅是單獨行動,,它們自己決定是張開還是合攏,然而10年前,,研究人員發(fā)現(xiàn),,事情并非如此,這些氣孔不是單獨行動,它們的開合運動往往在一個較大的范圍內(nèi)集體進(jìn)行,,而且配合協(xié)調(diào)得非常好,。在最近的研究中,美國猶他州立大學(xué)的生物學(xué)家基思·莫特發(fā)現(xiàn),,那些統(tǒng)一行動的細(xì)胞可以在幾分鐘內(nèi)發(fā)生迅速變化,,使得葉面上細(xì)胞運動的狀態(tài)呈現(xiàn)出復(fù)雜的流動性格局。莫特將這一發(fā)現(xiàn)告訴了他的朋友戴維·皮克,。
皮克是一位物理學(xué)家,,他覺得莫特描述的植物的氣孔活動很像 “單元自主運動”模式。皮克解釋說,,單元自主運動由無數(shù)個獨立的單元構(gòu)成,,每個單元可以呈現(xiàn)多種不同狀態(tài),在運動中,,單元會根據(jù)一種規(guī)則改變其狀態(tài),而那些規(guī)則又是根據(jù)它們目前的狀態(tài)和它們與相鄰單元之間的關(guān)系而產(chǎn)生的,。
科學(xué)家認(rèn)為,,植物可能在熟練地進(jìn)行著單元自主運動。葉面上氣孔的開合由氣孔間產(chǎn)生的規(guī)則控制,,它們不需要控制中心,,但無數(shù)個單元之間的相互交感處理了大量的數(shù)據(jù),并使氣孔的行動達(dá)到協(xié)調(diào)和統(tǒng)一,。假若事情果真如此,,那么植物是在進(jìn)行計算,因為要運行單元自主運動,,植物必須在單元間進(jìn)行某種形式的計算,,科學(xué)家將這種計算稱之為“分布式運算”。
使用一種熒光成像技術(shù),,皮克,、莫特和他們的同事們可以清楚地看到植物葉面上因氣孔的開合運動而顯示的圖案,并且這些圖案在不斷地移動,、變化,。但是,這樣的圖案還是不能證明植物氣孔的開合運動就是單元自主運動,,為此,,他們還必須繼續(xù)探索。現(xiàn)在科學(xué)家正在建立一個計算機(jī)模型,,這個模型將可以模擬葉面氣孔感知相鄰氣孔的水壓和其他相關(guān)信息的方式,,他們還希望計算機(jī)能模擬出氣孔的運動以及它們吸收二氧化碳的過程,因為只有這樣,植物葉面上的計算之謎才有可能破解,。