Electrical experiments with plants that count and communicate | Greg Gage

Μετάφραση: Maria Boura Επιμέλεια: Chryssa R. Takahashi

I'm a neuroscientist,

Είμαι νευροεπιστήμονας,

and I'm the co-founder of Backyard Brains,

και συνιδρυτής του Backyard Brains,

and our mission is to train the next generation of neuroscientists

και η αποστολή μας είναι να εκπαιδεύσουμε την επόμενη γενιά νευροεπιστημόνων

by taking graduate-level neuroscience research equipment

παίρνοντας πανεπιστημιακό ερευνητικό εξοπλισμό για τις νευροεπιστήμες

and making it available for kids in middle schools and high schools.

και κάνοντάς τον διαθέσιμο σε παιδιά γυμνασίου και λυκείου.

And so when we go into the classroom,

Κι έτσι, όταν πάμε σε μια τάξη,

one way to get them thinking about the brain, which is very complex,

ένας τρόπος για να τους κάνουμε να σκεφτούν για τον εγκέφαλο,

ο οποίος είναι πολύ περίπλοκος,

is to ask them a very simple question about neuroscience,

είναι να τους κάνουμε μια απλή ερώτηση σχετικά με τη νευροεπιστήμη,

and that is, "What has a brain?"

και αυτή είναι «Τι έχει εγκέφαλο;»

When we ask that,

Όταν το ρωτάμε αυτό, οι μαθητές κατευθείαν θα σας πουν

students will instantly tell you that their cat or dog has a brain,

ότι η γάτα τους ή ο σκύλος τους έχουν εγκέφαλο,

and most will say that a mouse or even a small insect has a brain,

και οι περισσότεροι θα πουν πως ένα ποντίκι

ή ακόμα κι ένα μικρότερο έντομο έχει εγκέφαλο,

but almost nobody says that a plant or a tree

αλλά σχεδόν κανένας δε θα πει πως ένα φυτό ή ένα δέντρο,

or a shrub has a brain.

ή ένας θάμνος έχουν εγκέφαλο.

And so when you push --

Και όταν το πιέζεις

because this could actually help describe a little bit

-- διότι αυτό θα μπορούσε να περιγράψει κάπως

how the brain actually functions --

τη λειτουργία του εγκεφάλου --

so you push and say,

το πιέζεις και λες,

"Well, what is it that makes living things have brains versus not?"

«Tι είναι αυτό που κάνει

κάποιους ζωντανούς οργανισμούς να έχουν εγκέφαλο, ενώ άλλους όχι;»

And often they'll come back with the classification

Και συχνά καταλήγουν στην ταξινόμηση

that things that move tend to have brains.

ότι όντα που κινούνται τείνουν να έχουν εγκέφαλο.

And that's absolutely correct.

Και αυτό είναι ολόσωστο.

Our nervous system evolved because it is electrical.

Το νευρικό μας σύστημα εξελίχθηκε επειδή είναι ηλεκτρικό.

It's fast, so we can quickly respond to stimuli in the world

Είναι γρήγορο,

κι έτσι μπορούμε να αντιδράσουμε γρήγορα σε ερεθίσματα

and move if we need to.

και να κινηθούμε, εάν χρειάζεται.

But you can go back and push back on a student,

Αλλά μπορείτε να πάτε πίσω στον μαθητή και να αντικρούσετε λέγοντας

and say, "Well, you know, you say that plants don't have brains,

«Λες ότι τα φυτά δεν έχουν εγκέφαλο, αλλά και τα φυτά κινούνται».

but plants do move."

Anyone who has grown a plant

Οποιοσδήποτε έχει μεγαλώσει ένα φυτό

has noticed that the plant will move

έχει προσέξει ότι το φυτό θα κινηθεί έτσι ώστε να βλέπει τον ήλιο.

and face the sun.

But they'll say, "But that's a slow movement.

Αλλά θα σας πουν,

«Αλλά αυτή είναι αργή κίνηση. Ξέρεις, αυτό δε μετράει.

You know, that doesn't count. That could be a chemical process."

Θα μπορούσε να είναι χημική διαδικασία».

But what about fast-moving plants?

Τι γίνεται, όμως, με τα φυτά που κινούνται γρήγορα;

Now, in 1760, Arthur Dobbs, the Royal Governor of North Carolina,

Το 1760, ο Άρθουρ Ντομπς,

ο Αυτοκρατορικός Κυβερνήτης της Βόρειας Καρολίνας,

made a pretty fascinating discovery.

έκανε μια πολύ εντυπωσιακή ανακάλυψη.

In the swamps behind his house,

Στους βάλτους πίσω από το σπίτι του,

he found a plant that would spring shut

βρήκε ένα φυτό

που έκλεινε κάθε φορά που ένα έντομο έπεφτε πάνω του.

every time a bug would fall in between it.

He called this plant the flytrap,

Ονόμασε αυτό το φυτό μυγοπαγίδα,

and within a decade, it made its way over to Europe,

και μέσα σε μια δεκαετία αυτό έφτασε στην Ευρώπη,

where eventually the great Charles Darwin got to study this plant,

όπου τελικά ο σπουδαίος Κάρολος Δαρβίνος μελέτησε αυτό το φυτό,

and this plant absolutely blew him away.

το οποίο πραγματικά τον κατέπληξε.

He called it the most wonderful plant in the world.

Το αποκάλεσε το πιο εντυπωσιακό φυτό στον κόσμο.

This is a plant that was an evolutionary wonder.

Αυτό το φυτό ήταν ένα εξελικτικό θαύμα.

This is a plant that moves quickly,

Αυτό είναι ένα φυτό που κινείται γρήγορα, το οποίο είναι σπάνιο,

which is rare,

and it's carnivorous, which is also rare.

και είναι σαρκοφάγο, το οποίο είναι επίσης σπάνιο.

And this is in the same plant.

Πρόκειται για το ίδιο φυτό.

But I'm here today to tell you

Αλλά είμαι εδώ για να σας πω

that's not even the coolest thing about this plant.

ότι αυτό δεν είναι το πιο εντυπωσιακό πράγμα για αυτό το φυτό.

The coolest thing is that the plant can count.

Το πιο εντυπωσιακό είναι ότι αυτό το φυτό μπορεί να μετρήσει.

So in order to show that,

Για να το δείξω αυτό

we have to get some vocabulary out of the way.

πρέπει να ξεκαθαρίσουμε κάποιες βασικές έννοιες.

So I'm going to do what we do in the classroom with students.

Θα κάνω, λοιπόν, αυτό που κάνουμε στην τάξη με τους μαθητές.

We're going to do an experiment on electrophysiology,

Θα κάνουμε ένα πείραμα με ηλεκτροφυσιολογία,

which is the recording of the body's electrical signal,

που είναι η καταγραφή του ηλεκτρικού σήματος τους σώματος,

either coming from neurons or from muscles.

που προέρχεται είτε από τους νευρώνες, είτε από τους μύες.

And I'm putting some electrodes here on my wrists.

Θα βάλω ηλεκτρόδια εδώ στους καρπούς μου.

As I hook them up,

Καθώς τους συνδέω,

we're going to be able to see a signal

θα μπορέσουμε να δούμε το σήμα σε αυτή την οθόνη εδώ.

on the screen here.

And this signal may be familiar to you.

Αυτό το σήμα ίσως να σας είναι οικείο,

It's called the EKG, or the electrocardiogram.

ονομάζεται ηλεκτροκαρδιογράφος.

And this is coming from neurons in my heart

Και αυτό προέρχεται από τους νευρώνες στην καρδιά μου

that are firing what's called action potentials,

που ενεργοποιούν τα λεγόμενα δυναμικά δράσης,

potential meaning voltage and action meaning it moves quickly up and down,

δυναμικό εννοώντας διαφορά δυναμικού,

και δράση εννοώντας ότι πηγαίνει πάνω-κάτω γρήγορα,

which causes my heart to fire,

που κάνει την καρδιά μου να δουλεύει,

which then causes the signal that you see here.

το οποίο προκαλεί αυτό το σήμα που βλέπετε εδώ.

And so I want you to remember the shape of what we'll be looking at right here,

Θέλω, λοιπόν, να θυμηθείτε το σχήμα αυτού που θα δούμε εδώ,

because this is going to be important.

διότι θα είναι σημαντικό.

This is a way that the brain encodes information

Είναι ένας τρόπος για το μυαλό

να κωδικοποιεί πληροφορίες σε μορφή δυναμικού δράσης.

in the form of an action potential.

So now let's turn to some plants.

Ας στραφούμε τώρα σε μερικά φυτά.

So I'm going to first introduce you to the mimosa,

Θα σας συστήσω πρώτα στη μιμόζα,

not the drink, but the Mimosa pudica,

όχι το ποτό, αλλά στη μιμόζα πούντικα,

and this is a plant that's found in Central America and South America,

και είναι ένα φυτό που βρίσκεται στην Κεντρική και τη Νότια Αμερική,

and it has behaviors.

και έχει συμπεριφορές.

And the first behavior I'm going to show you

Η πρώτη συμπεριφορά που θα σας δείξω είναι πως αν ακουμπήσω εδώ τα φύλλα,

is if I touch the leaves here,

you get to see that the leaves tend to curl up.

βλέπετε ότι τα φύλλα τείνουν να μαζεύουν.

And then the second behavior is,

Και η δεύτερη συμπεριφορά είναι,

if I tap the leaf,

εάν χτυπήσω το φύλλο, ολόκληρο το κλαδί φαίνεται να πέφτει.

the entire branch seems to fall down.

So why does it do that?

Γιατί, λοιπόν, το κάνει αυτό;

It's not really known to science.

Δεν είναι γνωστό στην επιστήμη.

One of the reasons why could be that it scares away insects

Ένας από τους λόγους θα μπορούσε να είναι ότι τρομάζει τα έντομα,

or it looks less appealing to herbivores.

ή ότι φαίνεται λιγότερο ελκυστικό στα φυτοφάγα ζώα.

But how does it do that? Now, that's interesting.

Αλλά πώς το κάνει αυτό;

Αυτό έχει ενδιαφέρον.

We can do an experiment to find out.

Θα κάνουμε ένα πείραμα για να το διαπιστώσουμε.

So what we're going to do now,

Αυτό που θα κάνουμε τώρα,

just like I recorded the electrical potential from my body,

όπως ακριβώς κατέγραψα

το ηλεκτρικό δυναμικό του σήματος του σώματός μου,

we're going to record the electrical potential from this plant, this mimosa.

θα καταγράψουμε το ηλεκτρικό δυναμικό αυτού του φυτού, της μιμόζα.

And so what we're going to do is I've got a wire wrapped around the stem,

Αυτό που θα κάνουμε είναι να περιτυλίξουμε το κλαδί με ένα καλώδιο,

and I've got the ground electrode where?

και πού έχω τη γείωση;

In the ground. It's an electrical engineering joke. Alright.

Στη γη.

Είναι ένα αστείο για ηλεκτρολόγους μηχανικούς.

(Laughter)

(Γέλια)

Alright. So I'm going to go ahead and tap the leaf here,

Ωραία.

Θα ακουμπήσω, λοιπόν, το φύλλο εδώ,

and I want you to look at the electrical recording

και θέλω να κοιτάξετε το σήμα που καταγράφεται

that we're going to see inside the plant.

που θα δούμε μέσα στο φυτό.

Whoa. It is so big, I've got to scale it down.

Ουάου.

Είναι τόσο μεγάλο που πρέπει να μειώσω την κλίμακα.

Alright. So what is that?

Ωραία. Τι είναι, λοιπόν, αυτό;

That is an action potential that is happening inside the plant.

Αυτό είναι ένα δυναμικό δράσης, το οποίο συμβαίνει μέσα στο φυτό.

Why was it happening?

Γιατί συνέβη αυτό;

Because it wanted to move. Right?

Διότι ήθελε να κινηθεί, σωστά;

And so when I hit the touch receptors,

Όταν, λοιπόν, χτυπάω τα αισθητήρια νεύρα της αφής,

it sent a voltage all the way down to the end of the stem,

στέλνουν ένα δυναμικό μέχρι το τέλος του κλαδιού,

το οποίο προκάλεσε την κίνηση.

which caused it to move.

And now, in our arms, we would move our muscles,

Στα χέρια μας θα κινούσαμε τους μυς μας,

but the plant doesn't have muscles.

αλλά το φυτό δεν έχει μυς.

What it has is water inside the cells

Αυτό που έχει είναι νερό μέσα στα κύτταρα

and when the voltage hits it, it opens up, releases the water,

και όταν το χτυπάει ρεύμα, αυτό ανοίγει, απελευθερώνει το νερό,

changes the shape of the cells, and the leaf falls.

αλλάζει το σχήμα των κυττάρων, και τα φύλλα πέφτουν.

OK. So here we see an action potential encoding information to move. Alright?

Ωραία.

Βλέπουμε εδώ ένα δυναμικό δράσης να κωδικοποιεί πληροφορία για να κινηθεί.

But can it do more?

Μπορεί, όμως, να κάνει κάτι παραπάνω;

So let's go to find out.

Ας το κοιτάξουμε.

We're going to go to our good friend, the Venus flytrap here,

Θα πάμε στην καλή μας φίλη, τη μυγοπαγίδα εδώ,

and we're going to take a look at what happens inside the leaf

και θα πάμε να δούμε τι συμβαίνει μέσα στο φύλλο

when a fly lands on here.

όταν μια μύγα προσγειώνεται εδώ.

So I'm going to pretend to be a fly right now.

Θα κάνω τη μύγα τώρα.

And now here's my Venus flytrap,

Κι εδώ είναι η μυγοπαγίδα μου,

and inside the leaf, you're going to notice

και μέσα στο φύλλο, θα προσέξετε,

that there are three little hairs here, and those are trigger hairs.

ότι υπάρχουν τρία μικρά τριχίδια, τα οποία δρουν σκανδαλιστικά.

And so when a fly lands --

Όταν μια μύγα προσγειώνεται --

I'm going to touch one of the hairs right now.

θα ακουμπήσω ένα από τα τριχίδια τώρα.

Ready? One, two, three.

Έτοιμοι; Ένα, δύο, τρία.

What do we get? We get a beautiful action potential.

Τι παίρνουμε; Ένα όμορφο δυναμικό δράσης.

However, the flytrap doesn't close.

Εντούτοις, η μυγοπαγίδα δεν κλείνει.

And to understand why that is,

Για να το καταλάβουμε αυτό,

we need to know a little bit more about the behavior of the flytrap.

πρέπει να ξέρουμε κάτι παραπάνω για την συμπεριφορά της μυγοπαγίδας.

Number one is that it takes a long time to open the traps back up --

Το πρώτο είναι ότι παίρνει πολλή ώρα για να ανοίξει η παγίδα --

you know, about 24 to 48 hours if there's no fly inside of it.

περίπου 24 με 48 ώρες εάν δεν υπάρχει μύγα μέσα.

And so it takes a lot of energy.

Απαιτεί, λοιπόν, πολλή ενέργεια.

And two, it doesn't need to eat that many flies throughout the year.

Και δεύτερον, δε χρειάζεται να φάει τόσες μύγες μέσα στον χρόνο.

Only a handful. It gets most of its energy from the sun.

Μόνο καμιά χούφτα.

Την περισσότερη ενέργεια την παίρνει από τον ήλιο.

It's just trying to replace some nutrients in the ground with flies.

Απλώς προσπαθεί να αντικαταστήσει

κάποια θρεπτικά στοιχεία στο έδαφος με μύγες.

And the third thing is,

Και το τρίτο είναι ότι ανοιγοκλείνει την παγίδα

it only opens then closes the traps a handful of times

μόνο λίγες φορές μέχρι να πεθάνει η παγίδα.

until that trap dies.

So therefore, it wants to make really darn sure

Θέλει, λοιπόν, να σιγουρευτεί απόλυτα

that there's a meal inside of it before the flytrap snaps shut.

ότι υπάρχει γεύμα μέσα της, πριν κλείσει η μυγοπαγίδα.

So how does it do that?

Πώς, λοιπόν, το κάνει αυτό;

It counts the number of seconds

Μετράει τον αριθμό των δευτερολέπτων

between successive touching of those hairs.

ανάμεσα σε διαδοχικά αγγίγματα των τριχών.

And so the idea is that there's a high probability,

Η ιδέα πίσω από αυτό είναι πως υπάρχει μεγάλη πιθανότητα,

if there's a fly inside of there, they're going to be quick together,

αν υπάρχει μύγα εκεί μέσα, ότι θα κλείσει,

κι έτσι όταν ενεργοποιηθεί το πρώτο δυναμικό δράσης,

and so when it gets the first action potential,

αρχίζει να μετράει, ένα, δύο,

it starts counting, one, two,

and if it gets to 20 and it doesn't fire again,

και εάν φτάσει ως το 20 και δεν ξαναπυροδοτηθεί,

τότε δε θα κλείσει,

then it's not going to close,

but if it does it within there, then the flytrap will close.

αλλά αν συμβεί το αντίθετο, τότε η μυγοπαγίδα θα κλείσει.

Θα πάμε, λοιπόν, πίσω.

So we're going to go back now.

I'm going to touch the Venus flytrap again.

Θα ξαναακουμπήσω τη μυγοπαγίδα.

I've been talking for more than 20 seconds.

Μίλαγα για περισσότερο από 20 δευτερόλεπτα.

So we can see what happens when I touch the hair a second time.

Θα δούμε, λοιπόν, τι συμβαίνει όταν ακουμπάω το τριχίδιο δεύτερη φορά.

So what do we get? We get a second action potential,

Τι παίρνουμε, λοιπόν;

Παίρνουμε άλλο ένα δυναμικό δράσης, αλλά και πάλι το φύλλο δεν κινείται.

but again, the leaf doesn't close.

So now if I go back in there

Αν πάω τώρα πίσω

and if I'm a fly moving around,

και είμαι μια μύγα που κινούμαι εδώ γύρω,

I'm going to be touching the leaf a few times.

θα ακουμπήσω το φύλλο μερικές φορές.

I'm going to go and brush it a few times.

Θα πάω και θα το βουρτσίσω μερικές φορές.

And immediately,

Και αμέσως, η μυγοπαγίδα κλείνει.

the flytrap closes.

So here we are seeing the flytrap actually doing a computation.

Βλέπουμε εδώ τη μυγοπαγίδα να κάνει έναν υπολογισμό.

It's determining if there's a fly inside the trap,

Υπολογίζει εάν υπάρχει μύγα μέσα στην παγίδα,

and then it closes.

και τότε κλείνει.

So let's go back to our original question.

Ας πάμε στην αρχική μας ερώτηση.

Do plants have brains?

Έχουν τα φυτά εγκέφαλο;

Well, the answer is no.

Λοιπόν, όχι.

There's no brains in here.

Δεν υπάρχουν εγκέφαλοι εδώ.

There's no axons, no neurons.

Δεν υπάρχουν άξονες, ούτε νευρώνες.

It doesn't get depressed.

Δεν πέφτει σε κατάθλιψη.

It doesn't want to know what the Tigers' score is.

Δεν το ενδιαφέρει ποιο είναι το σκορ των Τάιγκερς.

It doesn't have self-actualization problems.

Δεν έχει προβλήματα αυτοπραγμάτωσης.

But what it does have is something that's very similar to us,

Αλλά αυτό που όντως έχει είναι κάτι πολύ κοινό με εμάς,

which is the ability to communicate using electricity.

που είναι η ικανότητα να επικοινωνεί με ηλεκτρισμό.

It just uses slightly different ions than we do,

Απλώς χρησιμοποιεί λίγο διαφορετικά ιόντα από εμάς,

but it's actually doing the same thing.

αλλά στην πραγματικότητα κάνει το ίδιο με εμάς.

So just to show you

Απλώς για να σας δείξω

the ubiquitous nature of these action potentials,

την πανταχού παρούσα φύση αυτών των δυναμικών δράσης,

we saw it in the Venus flytrap,

το είδαμε στη μυγοπαγίδα,

we've seen an action potential in the mimosa.

έχουμε δει ένα δυναμικό δράσης στη μιμόζα.

We've even seen an action potential in a human.

Είδαμε μέχρι κι ένα δυναμικό δράσης σε έναν άνθρωπο.

Now, this is the euro of the brain.

Αυτό είναι το νόμισμα του εγκεφάλου.

It's the way that all information is passed.

Έτσι μεταδίδονται όλες οι πληροφορίες.

And so what we can do is we can use those action potentials

Μπορούμε, λοιπόν, να χρησιμοποιήσουμε αυτά τα δυναμικά δράσης

to pass information

για να μεταφέρουμε πληροφορίες ανάμεσα σε διαφορετικά είδη φυτών.

between species of plants.

And so this is our interspecies plant-to-plant communicator,

Αυτό είναι ένας μηχανισμός επικοινωνίας μεταξύ διαφορετικών φυτών,

and what we've done is we've created a brand new experiment

και έχουμε δημιουργήσει ένα ολοκαίνουριο πείραμα

where we're going to record the action potential from a Venus flytrap,

όπου θα καταγράψουμε το δυναμικό δράσης μιας μυγοπαγίδας,

and we're going to send it into the sensitive mimosa.

και θα το στείλουμε στην ευαίσθητη μιμόζα.

So I want you to recall what happens

Θέλω να θυμηθείτε τι συμβαίνει όταν ακουμπάμε τα φύλλα της μιμόζας.

when we touch the leaves of the mimosa.

It has touch receptors that are sending that information

Έχει αισθητήρες αφής που στέλνουν αυτή την πληροφορία

back down in the form of an action potential.

πίσω με τη μορφή ενός δυναμικού δράσης.

And so what would happen

Τι θα συμβεί, λοιπόν,

if we took the action potential from the Venus flytrap

εάν πάρουμε το δυναμικό δράσης από την μυγοπαγίδα

and sent it into all the stems of the mimosa?

και το στείλουμε πίσω στα κοτσάνια της μιμόζας;

We should be able to create the behavior of the mimosas

Θα πρέπει να μπορούμε να προκαλέσουμε την αντίδραση της μιμόζας

without actually touching it ourselves.

χωρίς να την ακουμπήσουμε οι ίδιοι.

And so if you'll allow me,

Κι έτσι, αν μου το επιτρέπετε,

I'm going to go ahead and trigger this mimosa right now

θα προχωρήσω και θα ερεθίσω τη μιμόζα αμέσως τώρα

by touching on the hairs of the Venus flytrap.

με το να ακουμπήσω τα τριχίδια της μυγοπαγίδας.

So we're going to send information about touch from one plant to another.

Θα στείλουμε, λοιπόν, αισθητήρια πληροφορία

από το ένα φυτό στο άλλο.

So there you see it.

Εδώ, λοιπόν, το βλέπετε.

So --

(Applause)

(Χειροκρότημα)

So I hope you learned a little bit, something about plants today,

Ελπίζω να μάθατε κάτι για τα φυτά σήμερα,

and not only that.

και όχι μόνο αυτό.

You learned that plants could be used to help teach neuroscience

Μάθατε ότι μπορούν να βοηθήσουν στη διδασκαλία της νευροεπιστήμης

and bring along the neurorevolution.

και να επιφέρουν τη νευροεπανάσταση.

Thank you.

Ευχαριστώ.

(Applause)

(Χειροκρότημα)