Ook zonder een zenuwstelsel is leren en geheugen, en dus intelligentie, mogelijk

In de studie Experience teaches plants to learn faster and forget slower in environments where it matters onderzoeken Monica Gagliano, Michael Renton, Martial Depczynski en Stefano Mancuso het vraagstuk van het geheugen van planten. Zie hier het vorige bericht. 

Hoe kunnen planten de informatie uit hun omgeving opslaan en daarvan leren terwijl ze niet zoals wij een perifeer en centraal (hersenen, ruggenmerg) zenuwstelsel hebben? Die vraag is interessant omdat voor alles wat leeft geldt dat het in staat moet zijn tot leren en aanpassing en dus in die zin "intelligent" moet zijn. Hoe kun je intelligent zijn zonder een zenuwstelsel?

We zagen al dat er een epigenetisch mechanisme valt aan te wijzen, dat er voor zorgt dat opgedane ervaringen genen aan of uit kunnen zetten. In het vorige bericht ging het over volwassenen die als nog ongeboren kind de Hongerwinter van 1944-45 hadden ervaren en waarvan de groeigenen toen zo werden "afgesteld" dat ze toch nog een behoorlijk normaal geboortegewicht bereikten. Er vond een aanpassing plaats aan een omgeving met weinig voedsel, waardoor ze beter voorbereid waren op nieuwe periodes van honger. Alleen, die periodes deden zich niet voor, integendeel er was steeds meer dan genoeg voedsel. Daardoor ontwikkelden ze op latere leeftijd gezondheidsproblemen (door een hogere cholesterolspiegel). Dat epigenetische proces "ging ervan" uit dat wat eenmaal gebeurt (voedselschaarste), nog een keer kan gebeuren en dat het maar beter is om daarop voorbereid te zijn.

Uit die studie die ik hierboven noem, maak ik op dat zulke epigenetische veranderingen, die dus bij mensen zowel als planten kunnen optreden, zich voltrekken door middel van calcium signalering. Cellen communiceren met elkaar door calciumionen (Ca²⁺) en kunnen zo concentraties van eiwitten, waaronder calmoduline (CaM) beïnvloeden en zo de expressie van genen bepalen. In de woorden van de onderzoekers:

The Ca²⁺/CaM signalling system controls the expression of genes whether their transcription occurs in the neurons of a big-brained animal (Limback-Stokin et al. 2004) or in the root apex cells of a plant (Kim et al. 2009). This might be the starting point from which a minute, yet measurable Ca²⁺/CaM signal acting on voltage-gated ion channels (Halling et al. 2005) and their production of electrical waves (Yellen 1998), culminates in the formation of memories and expression of the most remarkable behaviours in animals [e.g. Aplysia (Esdin et al. 2010)] and plants alike.

Wat we vermoedden, dat ook zonder een zenuwstelsel, leren en geheugen, en dus intelligentie, mogelijk is, dat klopt. Er voltrekt zich in planten, maar ook in ons, een proces van calciumsignalering dat een intelligentie mogelijk maakt die analoog is aan onze "zenuwstelsel-intelligentie".

 Conclusie van de onderzoekers:

Because of the very fact that much of the advances in learning research come from humans and animals, the acquisition and use of information through the learning process is implicitly accepted to be contingent on neuronal processes (or artificial neural networks modelled on their biological counterparts, in the case of machines), a view that inevitably excludes non-neural organisms such as plants from the behavioral realm of learning, memory and decision-making (but see Trewavas 2003). What we have shown here, however, leads to one clear, albeit quite different, conclusion: the process of remembering may not require the conventional neural networks and pathways of animals; brains and neurons are just one possible, undeniably sophisticated, solution, but they may not be a necessary requirement for learning.

Voor leren en geheugen, en dus voor intelligentie, is niet een zenuwstelsel nodig. Dat je dat als een verrassend inzicht kunt ervaren, zal er aan liggen dat wij ons maar moeilijk kunnen losmaken van hoe wij met onze intelligentie in de wereld staan.

Als intelligentie zo onlosmakelijk is verbonden met alle leven, dan zou het dus ook moeten zijn aan te wijzen bij evolutionair oudere organismen, zoals bacteriën. Dan zouden die op zijn minst geheugen moeten hebben en dat is volgens de studie Memory in bacteria and phage van Josep Casadesús en  Richard D’Ari inderdaad het geval.