Stiamo iniziando a conoscere l’intelligenza nascosta delle piante
da Redazione
Un reportage del portale web “Big Think”
Pianta Sapiens
Paco Calvo, gestisce il laboratorio Minimal Intelligence Lab (MINT Lab) dell’Università di Murcia in Spagna, è un ricercatore leader nel campo della cognizione delle piante. Nel suo libro Planta Sapiens, ha sostenuto che la presenza di comportamenti come la memoria, il processo decisionale, l’apprendimento e la comunicazione nelle piante ci ha costretto a rivedere alcune delle nostre ipotesi incentrate sugli animali. Ad esempio, l’erba Mimosa pudica piegherà preventivamente le sue foglie in una posizione difensiva protettiva dopo essere stata ripetutamente lasciata cadere da un’altezza, mostrando un tratto noto come assuefazione. Questa pianta è incredibilmente reattiva e possiamo vedere in tempo reale le sue capacità comportamentali. La maggior parte dei comportamenti delle piante e i meccanismi che li supportano, tuttavia, sono nascosti ai nostri occhi. È qui che gli strumenti di apprendimento automatico entrano in gioco.
In un progetto in corso nel laboratorio di Calvo, il suo team sta utilizzando l’analisi basata sull’apprendimento automatico dell’attività elettrofisiologica dei fagioli quando sperimentano uno stress simile al nostro jet lag. Laddove gli animali tendono a muoversi rapidamente per eludere un predatore, il comportamento e le risposte delle piante tendono ad essere espressi attraverso la crescita, l’attività elettrica, la segnalazione chimica e altri meccanismi che agiscono su scale temporali più lunghe.
“L’apprendimento automatico attraverso l’AI può aiutare a rendere visibili le dinamiche delle piante che sono altrimenti troppo lente, distribuite o complesse per noi da percepire direttamente”
Le piante comunicano attraverso canali chimici, elettrici, idraulici, meccanici e talvolta acustici o vibrazionali. Rilasciano composti volatili nell’aria, esudano sostanze chimiche attraverso le loro radici e rispondono ai segnali di vicini, funghi, erbivori, impollinatori, agenti patogeni e i loro simbionti, spiega Calvo. La decodifica del comportamento delle piante attraverso l’apprendimento automatico potrebbe un giorno aprire la possibilità di conversare con questi e altri sistemi viventi? I ricercatori del Progetto CETI, ad esempio, stanno usando l’apprendimento automatico per ascoltare e tradurre la comunicazione tra i capodogli.
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Le persone del Earth Species Project stanno anche utilizzando modelli di intelligenza artificiale per elaborare dati comunicativi da corvi, balene beluga, elefanti e altre specie. Ma forse gatti, balene e altre specie familiari sono il caso più semplice.
Anche se potremmo non arrivare al punto in cui possiamo avere una conversazione avvincente con una pianta allo stesso modo in cui potremmo arrivare a interagire in modo significativo con altre specie vocalizzanti, Calvo pensa che la metafora della “conversazione” vegetale possa essere utile, a condizione che la gestiamo con attenzione.
“Non esiste un unico ‘linguaggio vegetale’ universale in questo modo non esiste un unico linguaggio animale universale”, dice Calvo. “Quelli che troviamo invece sono sistemi di segnalazione sovrapposti, modellati dalla storia evolutiva, dal contesto ecologico e dalle esigenze specifiche degli organismi coinvolti”.
Piuttosto che pensare alla “sintassi” della comunicazione vegetale, come la grammatica nel senso linguistico umano, i modelli di comunicazione vegetale sono strutturati attraverso i tempi, l’intensità, la concentrazione, la sequenza, la combinazione e la ripetizione dei loro vari mezzi di segnalazione. “Un’onda di calcio, un segnale elettrico o una cascata ormonale possono avere diversi effetti a valle a seconda del tessuto, dello stadio di sviluppo, della storia precedente e delle condizioni ambientali della pianta”, dice Calvo. Il “significato” del segnale, dice, non è nella molecola stessa, ma risiede nell’intero sistema organismo-ambiente.
I funghi micorrizici e le loro strategie di commercio
Un altro scienziato in prima linea in questo movimento è Toby Kiers, professore di biologia evolutiva alla Vrije Universiteit di Amsterdam, e cofondatore della Society for the Protection of Underground Networks (SPUN). Kiers, che è stato recentemente destinatario della sovvenzione MacArthur “Genius” e del Tyler Prize, è un esperto globale di funghi micorrizici, microrganismi benefici che vivono in stretta simbiosi con le radici della maggior parte delle piante, reti fungine sotterranee che formano relazioni mutualistiche con oltre l’80% di tutte le specie vegetali sulla Terra. Questi funghi scambiano nutrienti vitali, come fosforo e azoto, con le piante in cambio di carbonio vegetale.
“Stiamo sviluppando nuove tecnologie nell’apprendimento automatico e nell’imaging robotico che ci consentono di tracciare attentamente i sistemi commerciali costruiti dalle reti fungine e di sondare il modo in cui prendono decisioni”, afferma Kiers. “Queste tecnologie ci consentono di osservare il comportamento fungino in tempo reale e sviluppare modelli per prevedere il processo decisionale fungino”.
Amanita Muscaria, una delle tante specie di funghi micorrizici
Capire come un fungo simbiotico elabora le informazioni attraverso la sua rete distribuita (che può essere composta da miliardi di “nodi” o punte) richiede l’integrazione di una grande quantità di dati che, fino a un tempo relativamente recente, non era possibile. Come spiega Kiers, una rete fungina può costantemente rimodellare il suo corpo per accogliere nuove rotte di scambio di nutrienti con altre specie vegetali.
“A livello molto elementare, le piante e i funghi micorrizici usano un linguaggio chimico complesso per comunicare“, dice Kiers. “Questo linguaggio condiviso è essenziale perché al fungo deve essere dato il permesso di entrare nella cellula vegetale e formare una struttura in cui può avvenire il commercio di nutrienti”.
Kiers e i suoi collaboratori hanno costruito un robot di imaging progettato su misura che può tracciare più di 500.000 nodi fungini in crescita attraverso lo spazio e il tempo in reti micorriziche viventi attaccate alle radici. Hanno poi misurato circa 100.000 traiettorie di flusso citoplasmatico lungo le ife all’interno della rete, verso e lontano dalle radici.
“Abbiamo usato l’apprendimento automatico per elaborare questi terabyte di dati e sviluppato modelli per testare come i funghi hanno ottimizzato il movimento del carbonio e le sfide della progettazione della catena di approvvigionamento”, afferma Kiers.
Ciò che questi approcci rivelano, riflette Calvo, non è che questi sistemi siano “come noi”, ma piuttosto che la vita ha sviluppato una sorprendente serie di soluzioni per i problemi fondamentali affrontati da tutti i sistemi viventi.
Comprendiamo queste funzioni attraverso le lenti del processo decisionale quotidiano, ricordando il nostro passato e comunicando con i nostri simili. Tuttavia, piante, funghi e altre intelligenze diverse sull’albero della vita hanno sviluppato i propri processi, distribuiti, incarnati, incorporati nell’ambiente per costruire resilienza e facilitare l’adattamento. Abbiamo condiviso un pianeta con queste intelligenze per miliardi di anni e con gli strumenti di apprendimento automatico, stiamo iniziando a fare i conti con la complessità di come sopravvivono e prosperano.
Foto di copertina: Eric Hunt. Mimosa pudica
