含羞草會學習？

■動物可以透過反覆練習來學會一項技能，植物是否也有學習的能力呢？

撰文｜葉綠舒

要測試植物是否能學習，首先就會遇到一個問題：如何建立一個系統證明植物會學習。畢竟植物不是動物，身為動物的我們，要教導植物某一件事或許不難，但是要如何幫植物「考試」、確定它已經會了，這部分可真的不簡單。

●含羞草的「大怒神」實驗
來自澳洲的研究團隊，決定以含羞草（Mimosa pudica，the sensitive plant）為樣本進行測試。研究團隊做了一個植物的「大怒神」系統，可以讓含羞草在相同的短時間內往下垂直掉落15公分。當含羞草坐完「大怒神」以後，它的葉子會閉合一段時間再慢慢打開；等到它的葉子完全打開以後的5-10秒，再讓它坐一次「大怒神」。

這樣反覆在一天內進行60次（含羞草：我不要坐那麼多次大怒神啦！）以後，研究團隊發現含羞草的反應變小了。而且，在高光度與低光度下生長的含羞草，對於反覆刺激的反應明顯的不同；在低光度（每平方公尺每秒照射90微莫爾的光子）下的含羞草，在反覆刺激以後，很明顯的有反應變小的現象。

但是，這真的是學習行為嗎？會不會是含羞草被搖到彈性疲乏了？為了證明含羞草不是因為被搖到彈性疲乏，研究團隊設計了另一種刺激：「大地震」！將植物放在震盪器上面，以每分鐘250下的速度搖五秒。如果換另一種刺激，含羞草可以馬上做出反應；就顯示了它並不是彈性疲乏，而是對於同一種刺激的反覆出現，它習慣了、並決定不予理會。

實驗結果發現：坐過幾十次「大怒神」的含羞草，在換玩「大地震」以後，還是可以立即做出反應。這顯示了，含羞草真的有學習的能力唷！只是，為什麼在高光度下（每平方公尺每秒照射230微莫爾的光子）的含羞草在反覆刺激以後，反應不會明顯變小呢？

●含羞草閉合機制
讓我們先想想含羞草為什麼要「羞」。我們都知道含羞草只要一碰，葉片就會閉合；如果碰觸的強度夠高，不只是葉片會閉合，連葉柄也會跟著下垂。碰觸的刺激意味著什麼呢？

在自然界，碰觸的刺激表示附近可能有吃草的動物開始「用餐」。而閉合的葉片與下垂的葉柄，可以讓含羞草在食草動物的視覺範圍內消失。

草不見了，吃草的動物當然就不會去吃它；所以含羞草藉著「害羞」的動作，可以減少自己被吃掉的機率。但是，葉片閉合同時也意味著進行光合作用的面積減少了。對植物來說，減少光合作用是非常不利的，所以過一段時間之後，如果沒有更多刺激，含羞草就會把葉片慢慢打開。

●根據「光強度」決定是否反應
在高光度的狀況下，植物進行光合作用的速度當然比低光度的時候要快。在高光度的環境下，因為光合作用的產物已經足夠，對於持續的、重複的刺激，雖然可能是背景噪音，但也不妨做出反應，可以降低可能被吃的風險；而在低光度時，因為光合作用的產物還不大夠，所以對於可能是背景噪音的刺激，還是不予理會對自己的生存比較有利。

這個現象，在研究團隊將含羞草先放在高光度或低光度的環境下四週後，再更換光照條件時，看到的結果更能證明這一點。原先生長於低光度的含羞草，在改變為高光度後，一開始對重複的、持續的刺激的反應變得敏感；而由高光度移往低光度的組別，在一開始對刺激的反應也呈現敏感度降低的狀況。

所以，植物的確是有些許學習能力的喔！只是我們不知道怎麼測試而已！

參考文獻：Gagliano M. et. al., 2014. Experience teaches plants to learn faster and forget slower in environmnts where it matters. Oecologia. 175:63-72

--
作者：葉綠舒　慈濟大學生命科學系助理教授，科教中心特約寫手，從事科普文章寫作。