Autor: Kate Giffin
Editores: Henry Ertl, Sarah Bassiouni, Sophie Hill y Jennifer Baker
Traducción: Ilka Rodriguez-Calero, Maria Dolores Sanchez Ruiz y Rocio Cisneros
En el año de 1633, Galileo Galilei se encontraba en arresto domiciliario por una idea herética: que la Tierra da vueltas alrededor del sol. A pesar de que en la actualidad es considerado como uno de los padres de la ciencia moderna, la Inquisición Romana de la Iglesia Católica de aquel tiempo lo declaró como un “sospechoso de herejía con vehemencia”; ya que la idea desafiaba la visión geocéntrica de la Iglesia Católica en ese momento.
La historia de Galileo es solo un ejemplo del lado controversial de la ciencia, a través de la historia, algunas ideas que aparentaban ser extravagantes fueron verificadas como ciertas, mientras que otras fueron invalidadas y olvidadas. El proceso científico es intencionalmente lento y cuidadoso. No provee recetas infalibles para encontrar la verdad, sólo contiene un conjunto de percepciones falibles para el planteamiento de observaciones y experimentos, para la interpretación de los resultados; por ello es necesario repetir experimentos muchas veces para poder presentar suficiente evidencia al hacer afirmaciones.
Mientras que muchos científicos en la actualidad no atraviesan arresto domiciliario impuesto por la Iglesia por sus hipótesis presentadas, las ideas controversiales aún provocan muchos debates, sobre todo si es algo nuevo, debido a que la comunidad científica busca la racionalidad y objetividad. Actualmente el debate científico se ha intensificado alrededor de un humilde grupo de organismos que forman parte de nuestro día a día: las plantas.
Tradicionalmente, las plantas son vistas como organismos pasivos. A pesar de ser capaces de responder a estímulos ambientales como la luz y el agua, muchos las consideran incapaces de tomar sus propias decisiones o de comportarse con intención alguna. Esta percepción generalizada está siendo puesta a prueba por científicos y filósofos, quienes creen que las plantas tienen muchas habilidades que ignoramos.
Las hipótesis actuales sostienen que las plantas pueden aprender, formar memoria a largo plazo y comunicarse con otros organismos; es más, este grupo de científicos teorizan que las plantas son seres inteligentes, que han desarrollado redes moleculares que les permiten optimizar los recursos y maximizar su aptitud en respuesta a las múltiples tensiones ambientales. Si se logra verificar y comprobar esta idea, se tiene el potencial de cambiar todo lo que sabemos acerca de la evolución y la biología de la inteligencia.
En el lado opuesto están los tradicionalistas, estos científicos señalan las diferencias entre las estructuras anatómicas de las plantas y animales; sostienen que las plantas no tienen estructuras que se asemejen a un cerebro capaz de producir comportamientos y pensamientos. Cualquier comportamiento por parte de una planta es sólo respuesta a cambios en el ambiente, y no acciones intencionales; este grupo también argumenta que no hay suficiente evidencia que apunte hacia la inteligencia en las plantas.
La única manera de resolver el debate sobre la inteligencia de las plantas es realizar experimentos científicos para determinar si las plantas muestran comportamientos que los investigadores consideran indicativos de inteligencia, como el aprendizaje.
En el “boom” de las subculturas psicodélicas de los 60s, algunos científicos intentaron poner a prueba las habilidades de aprendizaje de las plantas para así poder comprender la naturaleza de la conciencia. Sin embargo, discutir el “comportamiento” de las plantas no sólo era heterodoxo, sino que también era tabú. Publicar artículos científicos acerca de este tema era prácticamente imposible y, si se llegaba a publicar algo, era muy común encontrar muchos problemas metodológicos; debido a que la ciencia está basada en un conocimiento racional, sistemático, exacto, verificable y por consiguiente falible.
Después de 1970, este campo de estudio se interrumpió y no fue hasta estos últimos años que artículos sobre el aprendizaje de las plantas volvieron a aparecer. En el año 2016, el debate se volvió a encender gracias a un artículo sensacional que presentaba evidencia sobre el aprendizaje asociativo en plantas. A pesar de que el artículo fue reconocido en varios medios de comunicación, volvió a causar controversia en la comunidad científica; sus ideas fueron enfrentadas en la corte pública de la opinión científica con una serie de artículos vaivén, para determinar la veracidad del mismo.
¿Pueden las plantas aprender? La evidencia a favor.
En el año 2016, el artículo “Aprendiendo por Asociación en Plantas” de Mónica Gagliano y su equipo de investigadores presentaron evidencia sorprendente acerca de la capacidad de aprendizaje asociativo de las plantas.
Entonces, ¿qué es el aprendizaje asociativo? Este se produce cuando se da una conexión de estímulos, pensamientos o ideas provocando como resultado un cambio; este tipo de aprendizaje también se conoce como clásico o condicionamiento Pavloviano y fue famosamente descrito en los experimentos con los perros de Ivan Pavlov. Durante el aprendizaje asociativo, a una señal (también llamada estímulo) que anteriormente no tenía significado alguno se le asocia un evento significativo. Por ejemplo, una campanada, por sí sola no significa nada para un perro. Sin embargo, si le das un jugoso pedazo de carne a tu perro luego de una campanada, tal como lo hizo Pavlov, el perro aprenderá a asociar la campanada con la deliciosa carne. En otras palabras, el aprendiz empezará a asociar un estímulo neutral con una experiencia u objeto significativo. En este caso pudieron detectar la asociación de la campanada, debido a que el perro comenzaba a salivar en anticipación al trozo carne. Luego de que el aprendizaje asociativo ocurre, brinda al aprendiz el estímulo no condicionado (la campanada) y ocasiona la misma reacción que tuvo hacia el estímulo significativo (la carne).
Considerando este aprendizaje asociativo, la Dra. Mónica Gagliano y su equipo decidieron investigar si las plantas son capaces de dicho proceso de aprendizaje. Utilizando un ventilador como estímulo neutral no condicionado, similar a la campanada de Pavlov; para el estímulo biológico relevante, utilizaron luz azul. Debido a que la luz es vital para las plantas, como lo es la carne para los perros, sin ella se marchitan rápidamente y mueren. De hecho, las plantas se mueven con dirección a la luz, un reflejo llamado fototropismo. Si alguna vez notaste que tu planta se dobla con dirección a una ventana, has presenciado fototropismo en acción.
Tomando como base lo anterior la Dra. Gagliano y su equipo razonaron que si lograban que las plantas aprendieran a asociar el ventilador con la luz, entonces se moverían con dirección al ventilador, indicado por la luz. Para probar su idea, los investigadores realizaron un experimento simple, crearon un laberinto para las plantas, sin vueltas y caminos sin salidas para las plantas. Por lo tanto los investigadores acomodaron un tubo PVC en forma de “Y” sobre cada maceta, de esta manera las plantas podrían crecer únicamente hacia el lado izquierdo o derecho del tubo.
Figura 2. Configuración experimental del estudio de aprendizaje asociativo. Un tubo PVC en forma de “Y” se colocó encima de una maceta de planta de guisante. Durante el entrenamiento, se aplicó luz azul en un lado del laberinto. Para mitad de las plantas, el ventilador se activó en el mismo lado (ventilador + light, izquierda) y para la otra mitad el ventilador se activó en el lado opuesto (fan vs. light, derecha). Si la planta aprendió que el ventilador predice la luz, entonces la planta crecerá hacia el lado correcto del tubo. Kasey Markel (2020) Lack of evidence for associative learning in pea plants eLife 9:e57614, https://doi.org/10.7554/eLife.57614, Figura 1, recortada. Attribution 4.0 International (CC BY 4.0).
Para la realización de este experimento los científicos eligieron probar su experimento con “guisante” (Pisum sativum); debido a que las plantas de guisante no sólo producen comida deliciosa, si no que crecen rápidamente en sus primeras etapas de desarrollo, permitiendo que el desarrollo del experimento se logré en un corto periodo de tiempo. Otro factor importante es que el guisante en su etapa juvenil tiene un solo zarcillo, permitiendo el crecimiento hacia el lado derecho o izquierdo del laberinto.
Entonces, tal como lo hizo Pavlov, los científicos comenzaron a entrenar a las plantas mediante la implementación del ventilador y la luz azul en las plantas. Para ello los científicos aplicaron luz azul a las plantas, a la mitad del laberinto se le enseñó que el ventilador estaría en el mismo lado que la luz y a la otra mitad se les enseñó que el ventilador estaría en el lado opuesto. Cada sesión de entrenamiento fue de una hora de luz, y se repitió tres veces al día por tres días para permitir a las plantas tener suficiente tiempo para aprender. Además, los investigadores incluyeron un grupo de control para asegurarse que la luz era un estímulo atractivo. A este último grupo no se le aplicó el ventilador, solamente la luz.
Después del entrenamiento, los investigadores pusieron a prueba a las plantas para determinar si habían aprendido la conexión entre el ventilador y la luz. Esta vez, solo encendieron el ventilador y observaron en qué dirección crecían las plantas. Si las plantas habían aprendido a asociar el ventilador con la luz, crecerían hacia el lado del laberinto donde el ventilador señalaba que estaba la luz. Por ejemplo, si las plantas aprendían que la luz siempre está en el lado del ventilador, cuando el ventilador se activara hacia el lado derecho del laberinto, las plantas crecerían hacia ese lado en busca de luz.
Como resultado se observó que la mayoría de plantas de guisante crecieron hacia el lado del laberinto donde el ventilador les indicaba que había luz; el 62% cuando el ventilador estaba en el mismo lado que la luz y 69% cuando el ventilador estaba en el lado opuesto a la luz. Esta era la evidencia de que las plantas aprendieron la asociación del ventilador con la luz.
Mientras tanto, todas las plantas del grupo de control, a las cuales no se les aplicó el ventilador, crecieron hacia el lado donde se encontraba la luz. Este comportamiento fue un claro ejemplo de fototropismo, ya que las plantas se orientaron hacia la fuente de luz. Este resultado demostró que la luz funcionaba como un estímulo adecuado para las plantas, dado que se orientaron hacia ella.
¿Pueden las plantas aprender? La evidencia en contra.
La publicación de Gagliano acerca del aprendizaje asociativo en plantas causó revuelo. Así también otras fuentes conocidas cubrieron la historia (como The Conversation, Aeon, Atlas Obscura y el podcast Radiolab), provocando más conversaciones acerca de la inteligencia de las plantas.
Sin embargo en la ciencia, un sólo estudio no es suficiente para probar una idea. Es importante repetir los experimentos, un proceso llamado replicación. De lo contrario, los hallazgos pueden ser atribuidos a un efecto aleatorio por parte de innumerables variables y condiciones. Pero si los mismos resultados se observan con cada replicación, entonces el experimento se considera reproducible y los hallazgos son considerados válidos. Mediante este proceso, los resultados de un solo experimento pueden ser verificados y aceptados como hechos.
También es importante que los experimentos se repliquen y reproduzcan por múltiples grupos independientes de científicos para que los resultados sean imparciales y no producto de intereses particulares de un laboratorio en específico. Kasey Markel fue la científica que decidió replicar el popular artículo acerca del aprendizaje de las plantas. Publicó el artículo “Falta de evidencia en el aprendizaje asociativo de los guisantes” en el 2020, detallando los resultados de su replicación.
El trabajo de Markel consistió en el mismo experimento, usando plantas de guisante y el mismo laberinto en forma de “Y”; Markel y su equipo aplicaron el ventilador y la luz. Luego, pusieron las plantas a prueba aplicando solo el ventilador y observando la dirección del crecimiento de las plantas.
En las replicaciones, no se obtuvo evidencia de que las plantas pudieran aprender la asociación entre el ventilador y la luz. No se detectó patrón alguno de crecimiento en las plantas.
Tal vez el peor hallazgo fue el que involucraba al grupo control. Este grupo no se vio expuesto al ventilador, pero solo a la luz en los distintos lados del laberinto. En el estudio original de Gagliano y su equipo, el 100% de plantas creció hacia el lado de la luz, justificándose con el fototropismo innato de las plantas.
Sin embargo, en la replicación de Markel, un poco más de la mitad de las plantas del grupo control crecieron hacia la dirección de la luz. A pesar de que esto era la tendencia consistente, las pruebas estadísticas no lo apoyaban y los resultados no estuvieron nada cerca al 100% obtenido en el estudio original. Este hallazgo preocupó, ya que el experimento se basó en que la luz era un motivador efectivo para que las plantas cambien su comportamiento o patrón de crecimiento. Si las plantas no quieren crecer hacia donde había luz, entonces no se puede afirmar que fueron capaces de asociar el ventilador con la luz. Provocando que el experimento original se pusiera en duda.
El debate de los autores.
El estudio de replicación del 2020 directamente comparó sus resultados a los del estudio de Gagliano, presentándolos en gráficos lado a lado. Este criticismo directo al estudio original estimuló a que el grupo de Gagliano publicará un corto ensayo en respuesta a los reclamos de la replicación de Markel.
La crítica principal de la replicación fue que las plantas no tenían una respuesta fototrópica confiable ya que no siempre crecían hacia la luz. Esto significaba que la luz no representaba un estímulo no condicionado efectivo; simplemente no era tan atractivo a las plantas como lo era la carne a los perros de Pavlov. Esto, tal vez, haya interrumpido el aprendizaje en las plantas.
En respuesta, el equipo de Gagliano sugirió que tal vez la luz de otras fuentes se infiltró en el laberinto, interfiriendo con el fototropismo. En una refutación al ensayo de Gagliano, Markel argumentó que las diferencias entre las configuraciones experimentales no eran consecuentes. Aceptó que su experimento tuvo más luz de fondo, pero no lo tomó en cuenta como razón del por qué sus plantas no crecieron en dirección a la luz.
En cambio, Markel sostuvo que una sola hora de luz no es suficiente para convencer a una planta de crecer en una dirección. El fototropismo es un fenómeno muy bien documentado que hasta los griegos lo conocían, pero usualmente ocurre luego de exposición constante de luz durante varios días. Markel hizo referencia a su investigación previa, en la cual concluyó que una hora de estimulación de luz no era efectiva para producir una respuesta fototrópica.
Conclusión
En este momento, podemos creer o negar afirmaciones sobre lo que abordamos en este artículo, sin embargo, logramos el objetivo principal de invitarlos al debate y a la reflexión. Es un hecho innegable que las plantas, los árboles y el resto de los seres vivos requieren elementos fuera de su control para su existencia; entonces, ¿en dónde nos encontramos en este debate? Hasta que otra replicación o muchas más se realicen, es imposible tomar una decisión definitiva al respecto del aprendizaje asociativo en plantas.
El estudio de aprendizaje en plantas no solo tiene el potencial de transformar las distintas formas en las que pensamos sobre las plantas, sino también sobre la naturaleza, la evolución y la biología de la inteligencia. Si las plantas pueden aprender tal como lo hacen los animales, se podría re-escribir toda la historia de la inteligencia. Esto sería un hallazgo verdaderamente increíble pero sólo si se puede replicar, para comprobar la hipótesis.
Kate Giffin es candidata al doctorado en Neurociencias en el laboratorio del Dr. Ben Singer. Estudia las interacciones entre el cerebro y el sistema inmune, para entender cómo la inflamación puede causar cambios en la salud mental, como la pérdida de memoria y la ansiedad. Cuando no está maravillándose sobre el cerebro, se la pasa explorando alguna planta extraña.
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