De Bloem Herinnert Zich

Op een ijskoude dag in december 2021 arriveerde ik in Madison, Wisconsin, om het laboratorium van Simon Gilroy te bezoeken. In een kamer van het laboratorium stond een flat met jonge tabaks- en Arabidopsis-planten, elk doordrenkt met fluorescerende eiwitten afkomstig van kwallen.

Onderzoekers leidden me naar een kleine microscoopkamer. Een van hen deed het licht uit en een ander overhandigde me een pincet dat was gedoopt in een oplossing van glutamaat – een van de belangrijkste neurotransmitters in onze hersenen en, zo heeft onderzoek onlangs ontdekt, een die ook de signalen van planten versterkt. ‘Zorg ervoor dat je de hoofdnerf oversteekt’, vertelde Jessica Cisneros Fernandez, destijds moleculair bioloog in het team van Gilroy, me. Ze wees naar de dikke nerf die door het midden van een klein blaadje liep. Deze ader is de informatiesnelweg van de plant. Beschadig de ader en de puls zal in een golf door de hele plant bewegen. Ik kneep hard.

Op een scherm dat aan de microscoop was bevestigd, zag ik de plant oplichten en de aderen fonkelden als een neonreclame. Terwijl de groene gloed zich in een fluorescerende rimpeling van de wond naar buiten bewoog, moest ik denken aan het vertakkingspatroon van menselijke zenuwen. De plant werd zich op zijn eigen manier bewust van mijn aanraking.

Maar wat betekent het precies dat een plant zich bewust is ? Bewustzijn werd ooit gezien als uitsluitend eigendom van mensen en als een korte lijst van niet-menselijke dieren die duidelijk met intentie handelen. Maar schijnbaar overal waar onderzoekers kijken, ontdekken ze dat er meer in het innerlijke leven van dieren zit dan we ooit voor mogelijk hadden gehouden. Wetenschappers praten nu regelmatig over de cognitie van dieren; ze bestuderen het gedrag van individuele dieren en schrijven er af en toe persoonlijkheden aan toe.

Sommige wetenschappers stellen nu dat planten eveneens als intelligent moeten worden beschouwd. Het is gebleken dat planten gevoelig zijn voor geluid, informatie opslaan die later kan worden geraadpleegd en communiceren met hun soortgenoten – en in zekere zin zelfs met bepaalde dieren. We bepalen de intelligentie van onszelf en van bepaalde andere soorten door middel van gevolgtrekkingen – door te observeren hoe een organisme zich gedraagt, niet door te zoeken naar een psychologisch teken. Als planten dingen kunnen doen die wij als indicaties van intelligentie bij dieren beschouwen, zo betoogt dit kamp van botanici, waarom zouden we dan niet de taal van intelligentie gebruiken om ze ook te beschrijven?

Het is een gewaagde vraag, die momenteel wordt besproken in laboratoria en academische tijdschriften. Nog niet zo lang geleden kon zelfs maar lichtzinnig handelen op dit terrein de carrière van een wetenschapper op zijn kop zetten. En veel botanici zijn nog steeds van mening dat het toepassen van concepten als bewustzijn op planten hun essentiële plantheid een slechte dienst bewijst. Toch zijn zelfs veel van deze wetenschappers onder de indruk van wat we leren over de mogelijkheden van planten.

Eén enkel boek heeft het onderzoek naar het gedrag van planten bijna voorgoed uitgeroeid. The Secret Life of Plants, gepubliceerd in 1973, was even populair als onverantwoordelijk; hoewel het echte wetenschap omvatte, bevatte het ook een zeer onwetenschappelijke projectie. Eén hoofdstuk suggereerde dat planten konden voelen en horen – en dat ze Beethoven verkozen boven rock-’n-roll. Een ander suggereerde dat een plant zou kunnen reageren op kwaadaardige gedachten.

Veel wetenschappers probeerden het meest prikkelende ‘onderzoek’ gepresenteerd in The Secret Life of Plants te reproduceren, maar het mocht niet baten. Volgens verschillende onderzoekers met wie ik sprak, zorgde dit ervoor dat de dubbele poortwachters van de commissies voor wetenschapsfinanciering en de commissies voor peer review schichtig werden over onderzoek naar het gedrag van planten. Voorstellen die ook maar een vleugje onderzoek naar het onderwerp inhielden, werden afgewezen. Pioniers op dit gebied veranderden hun koers of verlieten de wetenschappen helemaal.

Tien jaar na de publicatie van het boek heropende een artikel van David Rhoades, een zoöloog en scheikundige aan de Universiteit van Washington, de vragen over plantencommunicatie. Rhoades had gezien hoe een nabijgelegen bos werd gedecimeerd door een invasie van rupsen. Maar toen veranderde er plotseling iets; de rupsen begonnen te sterven. Waarom? Het antwoord, ontdekte Rhoades, was dat de bomen met elkaar communiceerden. Bomen die de rupsen nog niet hadden bereikt, waren klaar: ze hadden de samenstelling van hun bladeren veranderd en ze veranderd in wapens die de rupsen zouden vergiftigen en uiteindelijk doden.

Wetenschappers begonnen te begrijpen dat bomen communiceren via hun wortels, maar dit was anders. De bomen, die te ver uit elkaar stonden om door een wortelstelsel met elkaar verbonden te zijn, gaven elkaar via de lucht signalen. Planten zijn geweldig in chemische synthese, wist Rhoades. En bepaalde plantaardige chemicaliën zweven door de lucht. Iedereen begreep al dat rijpend fruit bijvoorbeeld ethyleen in de lucht produceert, waardoor fruit uit de buurt ook gaat rijpen. Het was niet onredelijk om te veronderstellen dat plantchemicaliën die andere informatie bevatten (bijvoorbeeld dat het bos werd aangevallen) ook door de lucht zouden kunnen zweven.

Toch was het idee dat een plant zichzelf op deze manier zou verdedigen ketters voor het hele uitgangspunt van de wetenschap over hoe men dacht dat planten werkten. Het was niet de bedoeling dat planten zo actief zouden zijn, of zulke dramatische en strategische reacties zouden vertonen. Rhoades presenteerde zijn hypothese op conferenties, maar reguliere wetenschappelijke tijdschriften waren terughoudend om het risico te nemen zoiets bizars te publiceren. De ontdekking belandde begraven in een obscuur boek, en Rhoades werd belachelijk gemaakt door collega's in tijdschriften en op conferenties.

Maar de communicatie-experimenten van Rhoades, en andere die onmiddellijk daarna volgden, hielpen bij het opzetten van nieuwe onderzoekslijnen. We weten nu dat de chemische signalen van planten niet alleen door andere planten kunnen worden ontcijferd, maar in sommige gevallen ook door insecten. Nog steeds, veertig jaar later, blijft het idee dat planten opzettelijk met elkaar kunnen communiceren een controversieel concept in de plantkunde.

Een belangrijk probleem is dat er geen algemeen aanvaarde definitie van communicatie bestaat, zelfs niet bij dieren. Moet een signaal doelbewust worden verzonden? Moet het een reactie uitlokken bij de ontvanger? Net zoals bewustzijn en intelligentie geen vaste definitie hebben, glijdt de communicatie tussen de domeinen van de filosofie en de wetenschap, en vindt in geen van beide een veilige basis. Intentie levert de grootste problemen op, omdat deze niet direct kan worden vastgesteld.

De waarschijnlijke onmogelijkheid om intentionaliteit bij planten vast te stellen, weerhoudt Simon Gilroy’s gevoel van verwondering over hun levendigheid niet. In de jaren ’80 studeerde Gilroy, een Brit, aan de Universiteit van Edinburgh onder leiding van Anthony Trewavas, een gerenommeerd plantenfysioloog. Sindsdien is Trewavas begonnen provocerende taal te gebruiken om over planten te praten, waarbij hij zich heeft aangesloten bij een groep botanici en biologen die zichzelf plantenneurobiologen noemen, en artikelen en een boek heeft gepubliceerd waarin wetenschappelijke argumenten ten gunste van de intelligentie en het bewustzijn van planten worden uiteengezet. Gilroy zelf is omzichtiger en niet bereid om over een van deze dingen te praten, maar hij werkt nog steeds met Trewavas. Onlangs hebben de twee een theorie over de werking van planten ontwikkeld.

Gilroy herinnert me er snel aan dat hij het strikt over biologische keuzevrijheid heeft, en niet over intentie in de zin van gedachten en gevoelens. Maar het lijdt geen twijfel dat planten actief bezig zijn met het nastreven van hun eigen doelen en daarbij vorm geven aan de omgeving waarin ze geworteld zijn. Dat is voor hem een bewijs van de werking van planten. Toch wordt het bewijs gevonden door de betekenis achter de acties van planten af te leiden in plaats van hun mechanismen te begrijpen.

“Als je kijkt naar de machinerie die deze berekeningen mogelijk maakt, hebben we niet de luxe om te zeggen: Ah, het zijn de neuronen in de hersenen,” vertelde Gilroy me. Zijn werk begint ons in staat te stellen de informatieverwerking te zien gebeuren, “maar op dit moment weten we niet hoe het werkt.”

Dat is de essentiële vraag van plantenintelligentie: hoe coördineert iets zonder hersenen een reactie op stimuli? Hoe wordt informatie over de wereld vertaald in actie die de plant ten goede komt? Hoe kan de plant zijn wereld aanvoelen zonder een gecentraliseerde plek om die informatie te ontleden?

Een paar jaar geleden dachten Gilroy en zijn collega Masatsugu Toyota dat ze die vragen eens zouden proberen, wat hen naar het experiment leidde waaraan ik in het laboratorium deelnam. Hun werk heeft aangetoond dat deze gloeiende groene signalen veel sneller bewegen dan je zou verwachten op basis van eenvoudige diffusie. Ze bewegen met de snelheid van sommige elektrische signalen, wat ze ook kunnen zijn. Of, zoals nieuw onderzoek suggereert, het kunnen verrassend snelle chemische signalen zijn.

Gegeven wat we weten over de dynamiek van het waarnemen bij wezens met hersenen, zou het ontbreken ervan moeten betekenen dat alle informatie die door het waarnemen wordt gegenereerd, betekenisloos door het plantenlichaam zou moeten stromen zonder meer dan een zeer plaatselijke reactie te produceren. Maar dat is niet het geval. Een tabaksplant die op één plek wordt aangeraakt, zal die prikkel door zijn hele lichaam ervaren.

Het systeem werkt over het algemeen een beetje als het zenuwstelsel van een dier, en zou zelfs vergelijkbare moleculaire spelers kunnen gebruiken. Gilroy van zijn kant wil het geen zenuwstelsel noemen, maar anderen hebben geschreven dat hij en Toyota ‘zenuwstelselachtige signalen’ in planten hebben gevonden. De kwestie is zelfs uit de plantenwetenschap gelekt: onderzoekers uit andere disciplines doen mee. Rodolfo Llinás, een neurowetenschapper aan de NYU, en Sergio Miguel Tomé, een collega aan de Universiteit van Salamanca in Spanje, hebben betoogd dat het geen zin heeft om een zenuwstelsel definiëren als iets dat alleen dieren kunnen hebben, in plaats van het te definiëren als een fysiologisch systeem dat in andere organismen aanwezig zou kunnen zijn, zij het in een andere vorm.

Convergente evolutie, zo stellen zij, waarbij organismen afzonderlijk soortgelijke systemen ontwikkelen om soortgelijke uitdagingen het hoofd te bieden, vindt voortdurend plaats; een klassiek voorbeeld zijn vleugels. De vlucht ontwikkelde zich afzonderlijk bij vogels, vleermuizen en insecten, maar met een vergelijkbaar effect. Ogen zijn een ander voorbeeld; de ooglens is verschillende keren afzonderlijk geëvolueerd.

Het zenuwstelsel kan redelijkerwijs worden voorgesteld als een ander geval van convergente evolutie, zeggen Llinás en Miguel Tomé. Als er in de natuur een groot aantal zenuwstelsels bestaat, dan is wat planten er duidelijk één hebben. Waarom noem je het niet al een zenuwstelsel?

'Wat bedoel je met: de bloem onthoudt het?' vraag ik.

Het is 2019 en ik loop door de Botanische Tuin van Berlijn met Tilo Henning, een plantenonderzoeker. Henning schudt zijn hoofd en lacht. Hij weet het niet. Niemand doet. Maar ja, zegt hij, hij en zijn collega Maximilian Weigend, de directeur van een botanische tuin in Bonn, hebben het vermogen waargenomen van Nasa poissoniana – een plant uit de bloeiende Loasaceae-familie die groeit in de Peruaanse Andes – om informatie op te slaan en terug te roepen.

Het paar merkte dat de veelkleurige, stervormig gevormde bloemen hun meeldraden of organen bevruchtten, kort voordat er een bestuiver arriveerde, alsof ze de toekomst konden voorspellen. De onderzoekers zetten een experiment op en ontdekten dat de plant feitelijk leek te leren van ervaringen. Deze bloemen, ontdekten Henning en Weigend, konden zich de tijdsintervallen tussen bijenbezoeken ‘onthouden’ en anticiperen op het tijdstip waarop hun volgende bestuiver waarschijnlijk zou arriveren. Als het interval tussen de bijenbezoeken zou veranderen, zou de plant de timing van de meeldradenweergave kunnen aanpassen aan het nieuwe schema.

In een artikel uit 2019 noemen Henning en Weigend het gedrag van Nasa Poissoniana ‘intelligent’, het woord dat nog steeds tussen aanhalingstekens staat. Ik wil weten wat Henning echt denkt. Zijn planten intelligent? Ziet hij het schijnbare vermogen van de bloem om te herinneren als een kenmerk van bewustzijn? Of beschouwt hij de plant als een onbewuste robot met een voorgeprogrammeerde reeks reacties?

Henning schudt mijn vraag de eerste twee keer dat ik hem stel, van zich af. Maar de derde keer stopt hij met lopen en draait zich om om te antwoorden. De afwijkende artikelen, zegt hij, zijn allemaal gericht op het gebrek aan hersenen; geen hersenen, zo beweren zij, betekent geen intelligentie.

“Planten hebben deze structuren uiteraard niet”, zegt Henning. “Maar kijk eens wat ze doen. Ik bedoel, ze nemen informatie van de buitenwereld. Zij verwerken. Zij nemen beslissingen. En ze presteren. Ze houden met alles rekening en zetten het om in een reactie. En dit is voor mij de basisdefinitie van intelligentie. Dat is niet alleen automatisme. Er kunnen automatische dingen zijn, zoals naar het licht gaan. Maar dit is hier niet het geval. Het gaat niet automatisch.”

Waar de ‘herinneringen’ van Nasa Poissoniana mogelijk zouden kunnen worden opgeslagen, is nog steeds een mysterie. “Misschien kunnen we deze structuren gewoon niet zien”, vertelt Henning. “Misschien zijn ze zo verspreid over het hele lichaam van de plant dat er geen enkele structuur meer is. Misschien is dat hun truc. Misschien is het het hele organisme.”

Het stemt ons nederig om te bedenken dat planten een geheel eigen levensrijk zijn, het product van losbandige evolutionaire innovatie die een wending nam uit onze levenstak toen we allebei nauwelijks beweeglijke, eencellige wezens waren die in de prehistorische oceaan dreven. Biologisch gezien kunnen we niet méér verschillend zijn. En toch hebben de patronen en ritmes van planten resonanties met die van ons – kijk maar eens naar de informatie die door de gloeiende exemplaren van Gilroy beweegt.

Mysteries blijven natuurlijk bestaan. We begrijpen nog lang niet de omvang van het ‘geheugen’ in planten. We hebben een paar aanwijzingen en minder antwoorden, en nog zoveel meer experimenten die we moeten proberen.

Vrij naar Zoë Schlanger uit The Atlantic