Nieuw onderzoek van MIT suggereert dat rijstzaden het geluid van regen kunnen ‘horen’ en hun kiemproces dienovereenkomstig kunnen reguleren. Dit werk, genaamd "de eerste directe demonstratie dat plantenzaden en zaailingen geluiden in de natuur kunnen waarnemen", biedt nieuwe aanwijzingen over hoe planten geluidssignalen gebruiken om zich aan te passen aan hun omgeving.

Lang vóór dit onderzoek had de wetenschappelijke gemeenschap herhaaldelijk de effecten van geluid op planten opgemerkt. Sommige onderzoeken hebben aangetoond dat het spelen van klassieke muziek op Shanghai Qing de groei kan bevorderen, terwijl rockmuziek de groei ervan kan remmen, wat aangeeft dat verschillende geluidsbronnen verschillende effecten op planten kunnen hebben. Andere experimenten laten ook zien dat geluid het gedrag van planten op grote schaal kan beïnvloeden: sommige bloemen gebruiken de specifieke steek van de vleugels van een insect om te beslissen of ze stuifmeel vrijgeven; Arabidopsis en tabak zullen het gehalte aan giftige stoffen zoals nicotine in hun lichaam verhogen om hun verdedigingsvermogen te vergroten na het "horen" van het geluid van naburige planten die door rupsen worden gekauwd. Er is ook gemeld dat de tonen die door de synthesizer worden uitgezonden de ontkieming van zaden en de groei van zaailingen van mungbonen, komkommers en rijst bevorderen.

Anders dan bij het eerdere gebruik van luidsprekers om elektronische geluiden af ​​te spelen, koos het MIT-team deze keer voor een geluidsbron die dichter bij een natuurlijke situatie staat: regen. Ze maten eerst het geluid dat werd geproduceerd wanneer regendruppels in het water vallen in een ondiepe wateromgeving, vergelijkbaar met een rijstveld. Uit de resultaten blijkt dat de intensiteit van deze geluidsgolf gelijk is aan die van iemand die luid in je oor schreeuwt, maar het frequentiebereik valt vooral in de hoge en lage frequentiebanden die voor het menselijk oor moeilijk te horen zijn. De onderzoekers goten vervolgens gesimuleerde regenval in ondiepe poelen met rijstzaden en vergeleken hun kiemkracht met die van zaden in een omgeving met stilstaand water. Uit het experiment bleek dat lichte "motregen" weinig effect had op de kieming, terwijl hardere regen de kiemkracht aanzienlijk verhoogde. Onder de sterkste gesimuleerde regenbuien steeg de kiemkracht met meer dan 30%.

Het onderzoeksteam vond ook belangrijke aanwijzingen uit eerder werk. Een onderzoek uit 2002 meldde dat Arabidopsis-mutanten die geen zetmeel konden synthetiseren, significant anders reageerden op normale planten wanneer ze werden blootgesteld aan trillingen. Geluidsgolven zijn in essentie trillingsenergie die door gassen, vloeistoffen of vaste stoffen reist, waardoor structuren zoals het menselijk trommelvlies gaan trillen, wat wij als geluid waarnemen. Het MIT-team stelde op basis hiervan de volgende hypothese: planten moeten mogelijk het vermogen hebben om zetmeel te synthetiseren om geluidsgolven te kunnen ‘horen’.

Volgens dit idee concentreerden de onderzoekers zich op een soort structuur genaamd "statoliet" in plantencellen. De term staoliet is afgeleid van het Griekse woord voor ‘staande steen’ en is een belangrijk apparaat dat door planten wordt gebruikt om de richting van de zwaartekracht waar te nemen. Cellen die de zwaartekracht kunnen waarnemen, zijn gevuld met kleine lichaampjes gevuld met zetmeel met een hoge dichtheid. Ze zinken in de cellen en 'rapporteren' aan de plant welke richting 'naar beneden' is door contact met omringende structuren en de uiteindelijke rustpositie. De onderzoekers modelleerden hoe opgenomen regengeluiden inwerkten op balansstenen in rijstzaden en ontdekten dat de geluiden voldoende waren om een ​​laag balansstenen op te schudden die op de bodem van de cellen waren gezonken als kralen op een trommel. De balansstenen werden nauwelijks beïnvloed door het geluid van lichte regen; naarmate de regen heviger werd, werden ze voortdurend omhoog geworpen en versneld, een gedrag dat consistent was met de waargenomen stimulering van de kieming.

Het model laat ook zien dat de gestapelde toestand van deze laag evenwichtsstenen onderin de cel zich onder invloed van geluidsgolven bijna als een vloeistof gedraagt, vergelijkbaar met een ballenbak gevuld met plastic ballen in een kinderspeelplaats. In dit geval brengt geluidsenergie deze laag 'vloeistof' voortdurend in beroering, waardoor chemische signalen efficiënter naar andere delen van de plant worden verspreid. De reden waarom de hierboven genoemde Arabidopsis thaliana met een tekort aan zetmeel moeite heeft om normaal op trillingen te reageren, is waarschijnlijk omdat ze niet het zetmeel kunnen maken dat nodig is voor statolieten, waardoor dit sensorische systeem niet kan functioneren. Dit toont aan dat balansstenen waarschijnlijk een belangrijk mechanisme zijn voor planten om externe trillingen te ‘horen’.

Naarmate het bewijsmateriaal zich blijft opstapelen, aanvaardt de wetenschappelijke gemeenschap over het algemeen het feit dat planten geluid kunnen waarnemen en erop kunnen reageren. Maar of dit betekent dat planten daadwerkelijk ‘luisteren’, dat wil zeggen of er een soort bewustzijn of geest nodig is om het signaal waar te nemen, wordt nog steeds gedebatteerd. Planten hebben, in tegenstelling tot mensen en de meeste dieren, geen vergelijkbare zenuwstelsels en gecentraliseerde hersenen. De afgelopen jaren is er een fel debat gevoerd over de vraag of planten over een of andere vorm van ‘intelligentie’ beschikken. Sommige onderzoekers zijn van mening dat planten tot op zekere hoogte intelligent gedrag vertonen, terwijl anderen daar negatief tegenover staan.

Eén bewijsstuk dat het idee van ‘plantenintelligentie’ ondersteunt, komt uit een onderzoek uit 2017: erwtenwortels lijken water te kunnen ‘vinden’ in een eenvoudig doolhof, waarbij ze het geluid van stromend water volgen. Een ander onderzoek uit 2016 beweerde dat erwtenzaailingen kunnen leren de windrichting van een ventilator te associëren met de richting van het licht, waardoor ze 'voorspellen' waar de lichtbron zich bevindt. In planten zijn ook elektrische signalen waargenomen die vergelijkbaar zijn met die bij dieren, hoewel deze signalen niet worden doorgegeven via gespecialiseerde structuren die exact overeenkomen met het zenuwstelsel. In veel gevallen kennen wetenschappers de exacte functie van deze elektrische signalen nog niet, hoogstwaarschijnlijk omdat de manier waarop planten reageren niet altijd intuïtief is.

Duidelijke voorbeelden zijn onder meer de Flytrap van Venus, die elektrische signalen gebruikt om zijn bladeren snel te laten sluiten en vervolgens zijn prooi "verplettert", en de mimosa, die elektrische signalen gebruikt om zijn bladeren snel te sluiten wanneer hij wordt aangeraakt. Deze verschijnselen laten ruimte voor verbeeldingskracht voor een meer ‘gedecentraliseerde’ vorm van intelligentie, waarbij informatieverwerking en -respons door het hele fabriekssysteem kunnen worden gedistribueerd in plaats van geconcentreerd in een enkele hersenachtige structuur. Het is echter nog steeds willekeurig om deze gedistribueerde reactie direct gelijk te stellen aan 'horen' of 'bewustzijn' in de menselijke zin.

Naast de kwestie van het gehoor stelt het bewustzijn zelf ook filosofische uitdagingen voor het onderzoek. Er zijn veel verschillende meningen over de definitie van bewustzijn. Bioloog Lynne Margulies en haar medewerker Dorian Sagan hebben voorgesteld dat bewustzijn op het meest basale niveau kan worden begrepen als een bewustzijn van de buitenwereld. Als dit als criterium wordt gebruikt, moeten alle soorten die moeten overleven en op hun omgeving moeten reageren vermoedelijk een vorm van bewustzijn bezitten, hoewel de complexiteit en specifieke uitdrukkingen ervan sterk variëren.

Misschien is de wereld die rijstzaailingen ‘waarnemen’ zo ver verwijderd van de menselijke ervaring dat het voor ons moeilijk is om echt te begrijpen hoe zij geluidsgolven ‘ervaren’. Maar afgaande op dit MIT-onderzoek en bestaand bewijsmateriaal is het waarschijnlijk geen ongefundeerde metafoor om te zeggen dat ze in zekere zin het geluid van regen ‘horen’.