Kijk 12 (2012)
"Planten hebben meer zintuigen dan dieren"
Slecht nieuws voor vegetariërs: planten zijn intelligente wezens. Volgens de Italiaanse onderzoeker Stefano Mancuso kunnen ze communiceren, leren en problemen oplossen.
- Lees ook: "Het Higgsdeeltje is een menselijke constructie" (Filosofie magazine)
foto's: Gerrit-Jan Huinink
Waarom loopt een giraffe altijd tegen de wind in als hij van een acaciaboom heeft gegeten? Omdat acacia's een afweersysteem hebben. Zodra een dier aan de bladeren begint te sabbelen, gaat de boom tannine aanmaken, een bittere stof die giftig is. Bovendien komt er ethyleen bij vrij, waardoor andere acacia's in de buurt weten dat er gevaar dreigt en in een paar minuten tijd eveneens het tanninegehalte opschroeven. Een giraffe die geen zin heeft in buikpijn en een bittere hap, weet dat hij maar beter tegen de wind in kan lopen.
Maar dat wetenschappers nu durven beweren dat giraffen intelligent zijn en acacia's niet, dat vindt professor Stefano Mancuso een beetje oneerlijk. Mancuso is hoogleraar in Florence, en je zou hem kunnen bestempelen als gedragswetenschapper. Alleen doet hij geen onderzoek naar het gedrag van mensen, maar van planten.
"Planten zijn een soort aliens voor ons", zegt de vriendelijke Italiaanse professor, terwijl hij ons rondleidt door zijn laboratorium en de kas buiten. "Hun levensvorm is compleet anders opgebouwd. Ze hebben geen zenuwen, geen maag, geen organen. Maar ze kunnen wel communiceren, ademhalen en voedsel opnemen. Omdat ze zich niet kunnen voortbewegen, en dus kunnen worden opgegeten door het eerste het beste schaap dat langskomt, hebben ze een lichaam ontwikkeld dat repetitief is en uit exact gelijke eenheden bestaat. Een hond kun je niet in tweeën delen. Een plant meestal wel."
Zijn planten intelligent?
"Absoluut. Intelligentie beschouw ik als eigenschap van het leven. Ik definieer het als de capaciteit om problemen op te lossen. Het is onzin dat alleen hogere organismes intelligentie hebben, ook uit evolutionair oogpunt. Waar leg je anders de drempel? Volgens mij is er geen drempel. Darwin zelf was al van mening dat planten cognitieve levende wezens zijn. Het verschil met dieren is niet kwalitatief, maar kwantitatief. Ook planten kunnen problemen oplossen. Kijk, hier hebben we een kast met glaasjes. Er zitten wortels in die door een minidoolhof heen moeten om water te bereiken. Ze blijken feilloos de kortste weg naar het water te vinden!"
Is dat intelligentie? Ze hebben niet eens zenuwen!
"Plantencellen geven elektrische impulsen door aan andere cellen. Dat kunnen we meten met elektroden die op korte afstand van elkaar de actiepotentiaal meten in verschillende wortelcellen. Het diagram op het scherm ziet er hetzelfde uit als bij menselijke cellen, alleen is de frequentie tien keer zo klein. Plantencellen communiceren. Het is wel waar dat de term neurobiologie een beetje verwarrend is. We wilden daar een punt mee maken, maar het heeft ook veel kritiek opgeleverd. Ik praat daarom liever over 'communicatie en gedrag' van planten, dat is waar ik in mijn vakgebied erkenning voor wil.
Sommige mensen vinden gedrag een verkeerd woord omdat het volgens hen slechts bestaat uit chemische reacties. Maar als je het daartoe reduceert, kun je uiteindelijk ook het meest intelligente gedrag van mensen beschrijven in termen van 'chemische' reacties. Ik bedoel, hoe weet je dan nog zeker dat jouw keuzes niet gewoon het onvermijdelijke resultaat zijn van de hele keten van gebeurtenissen en genen die je met je meedraagt? Dat is een serieus debat dat wetenschappers nog steeds voeren."
Bij ons is de intelligentie gelokaliseerd in de hersenen. Hoe zit dat dan bij planten? Zijn de wortels de hersenen?
"Zo zou je dat kunnen noemen, maar het woord klopt natuurlijk niet helemaal. Planten hebben geen organen. Maar het is juist dat de wortels het belangrijkste deel van de plant vormen. Darwin zei al dat planten lijken op dieren met hun kop in de grond: de stofwisseling boven, de intelligentie onder. De punt van de wortel kan veel verschillende zaken waarnemen, en de punt beslist ook welke kant de wortel op moet gaan. Recent onderzoek van ons toont aan dat wortels samenwerken als een zwerm. Ze koloniseren de grond volgens dezelfde principes als een hand in plaats van als losse vingers. Als zwerm kunnen ze problemen oplossen. Dat noem ik intelligent. Het probleem is dat wetenschappers willen dat planten problemen kunnen oplossen die menselijk zijn, en dat kunnen ze niet."
Zoals rekenen?
"Precies. Hoewel... ook daar zijn uitzonderingen op. De Venusvliegenvanger, een vleesetende plant, kan in elk geval tot twee tellen. Tussen de beide helften van het blad zitten een paar voelhaartjes. Als een vlieg een haartje raakt, gebeurt er niets. Maar als hij binnen een minuut nog een haartje raakt, klapt het blad dicht. De plant kan dus in elk geval tot twee tellen en ze heeft een geheugen van een minuut. Overigens laten sommige planten zelfs zien dat ze kunnen leren. Het kruidje-roer-mij-niet, bijvoorbeeld, beschermt zich tegen insecten door dicht te vouwen als het blad wordt aangeraakt. Dat kost echter wel energie. Ook als je de plant laat vallen, vouwen de blaadjes dicht. Wanneer je nu de plant om de paar minuten laat vallen, zal ze na een paar keer niet meer dichtvouwen. De plant leert. En planten die weinig licht vangen, leren sneller. Ik vind dat ongelooflijk."
Hier in de kas staan een paar grote tafels met olijfboompjes erop. Ze zien er niet veel beter uit dan de basilicum bij mij op het balkon.
"Dat is precies de bedoeling. We doen hier namelijk onderzoek naar pathogenen, oftewel ziekteverwekkers. Op een deel van de boompjes hebben we een schimmel aangebracht die zich niet snel verspreid. Een ander deel is schoon. We willen erachter komen hoe gezonde planten reageren op de aanwezigheid van zieke soortgenoten. Planten communiceren namelijk met elkaar.
Een ander voorbeeld zie je hier, bij deze twee glazen bakken waarin we maïsplanten hebben gezet. De bakken zijn alleen met een luchtbuisje aan elkaar verbonden. Als de ene bak wordt vervuild met zware metalen, reageren de planten in de andere bak daarop. De planten vertellen elkaar dat er gevaar dreigt. We weten al langer dat planten kunnen communiceren, maar dat ze dat doen bij abiotische stress, is nieuw.
Hier bij deze dode plantjes in de hoek staat een mysterieus bordje met daarop 'resurrection plants'. Opstandingsplantjes?
"Uitgedroogde plantjes kunnen overleven in een lethargische toestand, een soort winterslaap. Ze zijn dus niet dood. Je ziet dat een van de plantjes water heeft gekregen en weer is gaan bloeien. Maar wat vooral bijzonder is: dat leidt tot een reactie bij de plantjes die geen water hebben gekregen. Hun genenexpressie verandert. Met andere woorden: hun cellen gaan vast een stapje in de richting van de wederopstanding. Wat blijkt? Het eerste plantje scheidt een stofje af dat het nieuws overbrengt: er is water in aantocht!"
Hoe vangen planten al die signalen op? Kun je zeggen dat ze zintuigen hebben?
"Sterker nog: ze hebben meer zintuigen dan dieren. Dieren kunnen wegrennen als er gevaar is, planten niet. Ze kunnen dus alleen overleven door goede zintuigen te ontwikkelen. Elke wortelpunt kan minstens twintig verschillende parameters waarnemen, zoals temperatuur, licht, zwaartekracht, elektrische velden, magnetische velden, zware metalen, nitraat. Als je wortels alleen blootstelt aan een veld, zullen ze de veldlijnen volgen. Mensen kunnen geen velden waarnemen en geen chemicaliën. Voor planten zijn chemische stoffen het leven. Ze produceren en detecteren continu chemische stoffen. Ze zijn heel gevoelig. Een maïsplant kan 0,1 gram nitraat al detecteren op 20 meter afstand. De wortels zullen die kant opgroeien, ook al zullen ze het nooit bereiken. Wat ook verbazingwekkend is: plantenwortels kunnen andere wortels herkennen. Ze gedragen zich anders als ze verwanten in de buurt hebben. Normaal gesproken concurreren planten, ook van dezelfde soort, om grond. Ze besteden een groot deel van hun energie niet in de groei van de bovenkant, maar van het wortelsysteem. Planten die aan elkaar verwant zijn, doen dat veel minder, en concurreren niet om de grond."
Sommige mensen zeggen dat planten beter groeien op muziek. Zit daar wat in?
"Het effect van geluid is een interessant vraagstuk. Net als dieren die in de grond leven, zoals slangen, mollen en wormen, kunnen planten namelijk wel degelijk trillingen voelen via de aarde. We doen nu onderzoek naar hun reactie daarop. Bovendien blijken wortels een soort klik te laten horen als ze groeien. We weten nog niet waar dat toe dient. Misschien kunnen naburige wortels dat waarnemen.
Een wijnboer, hier in Toscane, vroeg een paar jaar geleden of we wilden uitzoeken waarom zijn druiven beter werden als hij muziek draaide. We hebben toen een heel onderzoek uitgevoerd. Hij draaide Mozart, maar dat was natuurlijk meer bedoeld voor de marketing, haha. Het ging vooral om een toon van 200-300 Herz. Bose, de producent van geluidsapparatuur, heeft ons gesponsord met ongelooflijk precieze boxen die ervoor zorgden dat een deel van de planten wel bestookt werd met muziek en een ander deel, op hetzelfde veld, helemaal niet.
Wat bleek? Er was werkelijk een verschil tussen de druiven! Allereerst hoefden de aan muziek blootgestelde druiven niet te worden bespoten. Dat lag natuurlijk aan de reactie van het ongedierte op die frequentie. De wijn wordt nu verkocht als phonobiologische wijn. Maar er waren meer effecten. We maten een vroegere rijping en een hogere concentratie polyfenol, dat is de stof die de wijn smaakvol en gezond maakt. We doen nog laboratoriumonderzoek om te zien wat er op celniveau gebeurt, maar het lijkt erop dat bepaalde frequenties invloed hebben op de stofwisseling. Net als alle dieren zonder oren hebben ook planten op celniveau mechanosensitieve kanalen. Geluid activeert die kanalen, waardoor bepaalde ionen naar binnen kunnen komen."
U komt vaak in Noordwijk, bij de European Space Agency. Wat doet u daar?
"We doen daar experimenten met de supercentrifuge, om erachter te komen wat het effect is van verschillende G-krachten op planten. We hebben hier ook een eigen centrifuge. We zien dat de slaap- en waakritmes, die planten ook hebben, trager worden bij hogere G-krachten. En om te zien wat het omgekeerde doet, gewichtloosheid, hebben we een experiment uitgevoerd in de Space Shuttle Endeavour.
Als we ooit de ruimte willen gaan koloniseren, kunnen we niet zonder planten. Een tochtje naar Mars duurt drie jaar. De zuurstof en het voedsel dat daarvoor nodig is, is niet mee te nemen. Maar belangrijker nog: mensen hebben planten nodig voor hun psychische gesteldheid. Uit het Mars 500-onderzoek blijkt dat de leden van de crew na een isolement van zes tot acht maanden hun verstand verliezen. Ze komen huilend weer naar buiten. Het blijkt dat planten deze periode langer kunnen maken. Het zijn levende dingen, waar je je toe kunt verhouden. Mensen hebben zich ontwikkeld tussen planten. Ze kunnen psychisch geen drie jaar zonder."
Bent u niet bang, als uw onderzoek aanslaat, dat u straks nog langs een ethische commissie moet voordat verder mag experimenten!
"In Zwitserland is er een serieus debat over geweest, toen de federale ethische commissie bepaalde dat wetenschappers de waardigheid van planten moeten respecteren. Ik werk al dertig jaar met planten, ik vind ze geweldig. Waarom zouden we ze niet bepaalde rechten geven? Volgens mij is dat uiteindelijk ook voor mensen beter."
Wie is Stefano Mancuso?
Professor Stefano Mancuso is hoogleraar plantwetenschap aan de Universiteit van Florence. In 2005 richtte hij samen met professor František Baluška van de Universiteit Bonn het Internationaal Laboratorium voor Plantenneurobiologie (LINV) op. Daar doen promovendi en postdocs onderzoek op het snijvlak van elektrofysiologie, ecologie en moleculaire biologie. Mancuso is hoofdredacteur van het tijdschrift 'Plant signalling and behaviour'.
Gerelateerde artikelen
- Theo Maassen en Thomas Hertog over de kosmos (De Groene Amsterdammer)
- ‘Materie? Die bestaat alleen in onze geest’ (De Groene Amsterdammer)
- Carl Folke: ‘We krijgen een compleet andere planeet’ (De Groene Amsterdammer)
- Nobelprijs voor onderzoek naar macht grote bedrijven (Kijk)
- Breinbreker (De Groene Amsterdammer)
Gebruikte Tags: wetenschap
Wat een fijn artikel weer. Heb je nog meer?
Freek - 27-11-’12 23:19