식물도 지능이 있을까?
- 기초과학 / 문광주 기자 / 2024-06-18 16:57:04
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- Goldenrods(Goldruyen)는 주변 환경에 지능적으로 반응 한다.
- 식물이 지능적이라고 간주되려면 식물이 환경 자극에 반응해 목표한 방식으로 문제를 해결할 수 있어야 한다
- 골드루텐은 동종의 신호를 인식하고 예방 조치로 그러한 방어 물질을 생산
인간, 가까운 친척 중 일부, 돌고래, 까마귀, 쥐… 동물 중에서 일부 종은 복잡한 행동을 보이고 새로운 상황과 환경 자극에 빠르고 유연하게 적응할 수 있기 때문에 특히 지능적인 것으로 여긴다. 하지만 언제 진정한 지능에 대해 말할 수 있을까? 이 질문은 처음에 생각했던 것보다 대답하기가 어렵다.
코넬대학교 생태학자 안드레 케슬러(André Kessler)는 “지능에 대한 70개 이상의 정의가 발표됐지만 특정 범위 내에서도 정의 사이에는 합의가 이루어지지 않았다”고 말했다. 그러므로 식물이 어느 정도까지 "지능적으로" 반응할 수 있는지에 관해 논란의 여지가 있다.
지능이란 무엇인가?
많은 정의에 따르면 동물의 지능에는 정보가 전기 신호의 형태로 전달되는 중추신경계가 필요하다고 나와 있다. 일부 생물학자들에 따르면 식물에서 이 기능은 혈관계와 화학적 신호에 의해 수행된다고 한다. 그들은 식물에도 정보를 처리하고 반응을 유발하는 일종의 제어 센터가 있다고 의심한다. 다른 생물학자들은 식물에 “뇌”가 없고 오히려 전체 식물의 모든 단일 세포가 정보 처리에 관여한다고 가정한다.
그러나 이러한 이론은 아직 실험적으로 입증되지 않았다. 식물에도 전기적, 화학적 신호가 존재하며 금성 파리지옥도 셀 수 있다는 것이 입증되었다. 식물 세포에는 빛과 식물 호르몬을 감지하는 다양한 수용체도 있다. 그러나 그들이 지능이 있는 것으로 묘사될 수 있는지는 여전히 의문의 여지가 있다. "문제는 이러한 신호가 환경 자극을 처리하는 식물의 능력에 얼마나 중요한지다"고 Kessler는 말했다. 그의 정의에 따르면, 식물이 지능적이라고 간주되려면 식물이 환경 자극에 반응하여 목표한 방식으로 문제를 해결할 수 있어야 한다.
식물 행동을 시험하다.
Kessler와 그의 동료인 Michael Mueller는 이제 Solidago altissima의 예를 사용하여 이것이 사실인지 조사했다. 이를 위해 그들은 이전 연구 결과를 사용했다. 이는 무엇보다도 골드루텐이 잎벌레 유충이 잎을 먹을 때 화학 물질을 분비한다는 것을 보여준다. 이러한 휘발성 화학물질은 해충에게 식물이 손상되어 좋은 식량 공급원이 아니라는 신호를 보낸다. 동시에, 이웃한 골드루텐은 동종의 신호를 인식하고 예방 조치로 그러한 방어 물질을 생산한다. 이러한 방식으로 골드루텐은 곤충을 격퇴하고 포식자로부터의 피해를 줄인다.
Kessler 팀의 예비 연구에서는 이 식물이 곤충의 공격을 받을 때 이러한 화학적 방어 외에 또 다른 전략을 사용한다는 사실도 보여주었다. 즉, 더 빠르게 성장했다. 그러나 그들은 다른 골드루텐에 둘러싸여 있을 때만 이런 일을 한다. 근처에 같은 종의 구성원이 없으면 성장률은 변하지 않지만, 골드루텐은 더 많은 화학적 방어 물질을 생산한다. 생물학자들의 보고에 따르면, 이 식물들은 이웃 식물의 잎에서 반사되는 붉은색 범위의 빛을 기반으로 해당 지역에서 다른 골드루텐이 자라고 있는지를 감지한다.
식물은 지능적으로 행동한다?
연구진에 따르면, 이러한 결과와 유사한 결과는 갈조류와 다른 식물이 실제로 "똑똑하게" 행동하고 있음을 시사한다. “환경으로부터 받는 정보에 따라 공장은 표준 동작을 변경한다. 이는 지능에 대한 우리의 정의에 부합한다”고 Kessler는 말했다. 따라서 식물은 환경의 단서를 사용하여 현재 또는 미래의 상황을 예측하고 이에 반응할 수 있다.
Kessler와 그의 동료들은 모든 단일 식물 세포가 환경으로부터 화학 물질과 빛 신호를 감지할 수 있다고 의심한다. 추가적인 화학 신호를 통한 내부 의사소통을 통해 세포는 식물의 집단 반응을 촉발하고 식물의 성장이나 신진대사를 자극하는 것으로 추정된다. 일종의 식물 기억도 생각해 볼 수 있다.
AI가 (아직) 없나요?
이러한 관점과 결론은 이제 지능이 무엇인지에 대한 논쟁을 다시 불러일으킬 수 있다. 또한 인공지능(AI)이 동물이나 식물의 지능과 비교할 수 있는지, 그리고 언제 비교할 수 있는지 더 정확하게 정의할 수도 있다. “우리의 정의에 따르면 인공지능은 지능적이지 않다”고 Kessler는 말했다. 지금까지 AI는 정보의 패턴을 인식하고 평가할 수 있었지만, 목표 달성을 위한 실질적인 이해로 문제를 해결할 수는 없었다.
참고
Plant Signaling & Behavior, 2024; doi: 10.1080/15592324.2024.2345985)
출처: Cornell University
- Goldenrods(Goldruyen)는 주변 환경에 지능적으로 반응 한다.
- 식물이 지능적이라고 간주되려면 식물이 환경 자극에 반응해 목표한 방식으로 문제를 해결할 수 있어야 한다
- 골드루텐은 동종의 신호를 인식하고 예방 조치로 그러한 방어 물질을 생산
식물은 지능이 있나요?
Goldenrods는 주변 환경에 지능적으로 반응한다.
현명한 행동:
식물은 주변에서 일어나는 일을 감지할 수 있다. 하지만 그렇다고 해서 그것이 "지능적"이겠는가? 이제 생물학자들은 골드루텐을 사용해 이 문제를 더 자세히 조사했다. 이 식물은 주변 환경의 다양한 자극에 반응하고 행동에 적응하며 예방 조치도 취할 수 있다. 이러한 반응은 개별 세포 수준에서나 집단적으로 발생한다. 하지만 이것이 "지능형 반응"을 정의하기에 충분할까?
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| ▲ Goldruten. 골드루텐 https://commons.wikimedia.org/wiki/File:20141012_Biene_Goldraute_DSC00845_PtrQs.jpg |
인간, 가까운 친척 중 일부, 돌고래, 까마귀, 쥐… 동물 중에서 일부 종은 복잡한 행동을 보이고 새로운 상황과 환경 자극에 빠르고 유연하게 적응할 수 있기 때문에 특히 지능적인 것으로 여긴다. 하지만 언제 진정한 지능에 대해 말할 수 있을까? 이 질문은 처음에 생각했던 것보다 대답하기가 어렵다.
코넬대학교 생태학자 안드레 케슬러(André Kessler)는 “지능에 대한 70개 이상의 정의가 발표됐지만 특정 범위 내에서도 정의 사이에는 합의가 이루어지지 않았다”고 말했다. 그러므로 식물이 어느 정도까지 "지능적으로" 반응할 수 있는지에 관해 논란의 여지가 있다.
지능이란 무엇인가?
많은 정의에 따르면 동물의 지능에는 정보가 전기 신호의 형태로 전달되는 중추신경계가 필요하다고 나와 있다. 일부 생물학자들에 따르면 식물에서 이 기능은 혈관계와 화학적 신호에 의해 수행된다고 한다. 그들은 식물에도 정보를 처리하고 반응을 유발하는 일종의 제어 센터가 있다고 의심한다. 다른 생물학자들은 식물에 “뇌”가 없고 오히려 전체 식물의 모든 단일 세포가 정보 처리에 관여한다고 가정한다.
그러나 이러한 이론은 아직 실험적으로 입증되지 않았다. 식물에도 전기적, 화학적 신호가 존재하며 금성 파리지옥도 셀 수 있다는 것이 입증되었다. 식물 세포에는 빛과 식물 호르몬을 감지하는 다양한 수용체도 있다. 그러나 그들이 지능이 있는 것으로 묘사될 수 있는지는 여전히 의문의 여지가 있다. "문제는 이러한 신호가 환경 자극을 처리하는 식물의 능력에 얼마나 중요한지다"고 Kessler는 말했다. 그의 정의에 따르면, 식물이 지능적이라고 간주되려면 식물이 환경 자극에 반응하여 목표한 방식으로 문제를 해결할 수 있어야 한다.
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| ▲ 그림 1. 초식동물에 대한 반응으로 식물 방어 프라이밍. 프라이머 자극은 식물 내인성 신호를 유도하고 초식동물의 추가 공격이 발생할 때 식물이 더 빠르고 강력한 반응을 할 수 있도록 준비하는 환경 신호(예: 손상된 이웃 식물의 휘발성 유기 화합물, 직접적인 초식동물 손상, 스펙트럼 및 화학 정보)다(트리거 자극). 프라이밍 자극의 강도와 식물의 유전 민감도는 식물이 자극에 얼마나 강하게 반응하는지를 결정하며, 이는 대사에 큰 영향을 미치지 않을 수 있는 내인성 신호의 변화부터 방어 대사의 직접적인 유도에 이르기까지 다양하다. 환경 자극에 의해 유발된 내인성 신호 강도가 임계 신호 강도 범위 내에 있는 경우 후속 유발 자극(예: 초식 동물에 의한 직접적인 손상)은 식물 방어 대사의 더 빠르고 강한 발현을 가져온다. 후속 체력에 영향을 미치는 손상의 예측 인자로서 프라이밍 자극의 신뢰성은 내인성 신호 강도 및 유지에 영향을 미치므로 프라이밍 정보가 단기 기억(예: 일시적, 전사체 및 식물호르몬 축적) 또는 장기 기억(예: 후생유전적 기억)에 저장되는 경우 변경). 방어 프라이밍을 통해 환경 정보를 통합하여 플랜트 대응을 최적화하는 동시에 신뢰할 수 없는(거짓) 환경 정보와 관련된 비용을 최소화할 수 있다. (출처:관련논문 Induced resistance to herbivory and the intelligent plant / Taylor & Francis ) |
식물 행동을 시험하다.
Kessler와 그의 동료인 Michael Mueller는 이제 Solidago altissima의 예를 사용하여 이것이 사실인지 조사했다. 이를 위해 그들은 이전 연구 결과를 사용했다. 이는 무엇보다도 골드루텐이 잎벌레 유충이 잎을 먹을 때 화학 물질을 분비한다는 것을 보여준다. 이러한 휘발성 화학물질은 해충에게 식물이 손상되어 좋은 식량 공급원이 아니라는 신호를 보낸다. 동시에, 이웃한 골드루텐은 동종의 신호를 인식하고 예방 조치로 그러한 방어 물질을 생산한다. 이러한 방식으로 골드루텐은 곤충을 격퇴하고 포식자로부터의 피해를 줄인다.
Kessler 팀의 예비 연구에서는 이 식물이 곤충의 공격을 받을 때 이러한 화학적 방어 외에 또 다른 전략을 사용한다는 사실도 보여주었다. 즉, 더 빠르게 성장했다. 그러나 그들은 다른 골드루텐에 둘러싸여 있을 때만 이런 일을 한다. 근처에 같은 종의 구성원이 없으면 성장률은 변하지 않지만, 골드루텐은 더 많은 화학적 방어 물질을 생산한다. 생물학자들의 보고에 따르면, 이 식물들은 이웃 식물의 잎에서 반사되는 붉은색 범위의 빛을 기반으로 해당 지역에서 다른 골드루텐이 자라고 있는지를 감지한다.
식물은 지능적으로 행동한다?
연구진에 따르면, 이러한 결과와 유사한 결과는 갈조류와 다른 식물이 실제로 "똑똑하게" 행동하고 있음을 시사한다. “환경으로부터 받는 정보에 따라 공장은 표준 동작을 변경한다. 이는 지능에 대한 우리의 정의에 부합한다”고 Kessler는 말했다. 따라서 식물은 환경의 단서를 사용하여 현재 또는 미래의 상황을 예측하고 이에 반응할 수 있다.
Kessler와 그의 동료들은 모든 단일 식물 세포가 환경으로부터 화학 물질과 빛 신호를 감지할 수 있다고 의심한다. 추가적인 화학 신호를 통한 내부 의사소통을 통해 세포는 식물의 집단 반응을 촉발하고 식물의 성장이나 신진대사를 자극하는 것으로 추정된다. 일종의 식물 기억도 생각해 볼 수 있다.
AI가 (아직) 없나요?
이러한 관점과 결론은 이제 지능이 무엇인지에 대한 논쟁을 다시 불러일으킬 수 있다. 또한 인공지능(AI)이 동물이나 식물의 지능과 비교할 수 있는지, 그리고 언제 비교할 수 있는지 더 정확하게 정의할 수도 있다. “우리의 정의에 따르면 인공지능은 지능적이지 않다”고 Kessler는 말했다. 지금까지 AI는 정보의 패턴을 인식하고 평가할 수 있었지만, 목표 달성을 위한 실질적인 이해로 문제를 해결할 수는 없었다.
참고
Plant Signaling & Behavior, 2024; doi: 10.1080/15592324.2024.2345985)
출처: Cornell University
[더사이언스플러스=문광주 기자]
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