Electrical experiments with plants that count and communicate | Greg Gage

Translator: Deera Army Pramana Reviewer: Made Pramana

I'm a neuroscientist,

Saya seorang ahli saraf,

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

dan saya membantu pendirian Backyard Brains,

and our mission is to train the next generation of neuroscientists

dan misi kami adalah melatih calon generasi ilmuwan saraf berikutnya

by taking graduate-level neuroscience research equipment

dengan mengubah alat penelitian neurosains tingkat pascasarjana

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

menjadi alat yang bisa dipakai oleh anak-anak SMP dan SMA.

And so when we go into the classroom,

Saat kita masuk kelas,

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

salah satu cara membuat mereka berpikir tentang otak, yang sangatlah rumit,

is to ask them a very simple question about neuroscience,

adalah dengan memberi pertanyaan sederhana tentang neurosains,

and that is, "What has a brain?"

yaitu, "Makhluk apa yang punya otak?"

When we ask that,

Saat kami menanyakannya,

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

para murid segera menjawab bahwa kucing dan anjing punya otak,

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

dan hampir semua akan mengatakan bahwa tikus bahkan serangga kecil punya otak,

but almost nobody says that a plant or a tree

namun hampir semua tidak menyebut tanaman atau pohon

or a shrub has a brain.

atau semak punya otak.

And so when you push --

Saat kita tanya lebih jauh --

because this could actually help describe a little bit

karena hal ini bisa sedikit membantu mendeskripsikan

how the brain actually functions --

bagaimana cara kerja otak sebenarnya --

so you push and say,

saat kita tanya lagi,

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

"Mengapa ada makhluk hidup yang punya otak dan ada yang tidak?"

And often they'll come back with the classification

Sering mereka menjawabnya berdasarkan pengelompokkan

that things that move tend to have brains.

bahwa makhluk yang bergerak biasanya punya otak.

And that's absolutely correct.

Jawaban itu sangat tepat.

Our nervous system evolved because it is electrical.

Sistem saraf berevolusi karena memanfaatkan listrik.

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

Karena prosesnya cepat, kita bisa merespons stimulus dengan singkat

and move if we need to.

dan bergerak jika dibutuhkan.

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

Tetapi kita masih bisa mendesak lagi,

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

dan membantah, "kamu bilang tanaman tak punya otak,

but plants do move."

tetapi tanaman bisa bergerak."

Anyone who has grown a plant

Semua yang pernah menanam

has noticed that the plant will move

pasti sadar bahwa tanaman akan bergerak

and face the sun.

dan mengarah ke matahari.

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

Mereka akan menjawab, "Itu kan gerak lambat.

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

Tidak bisa disamakan. Itu mungkin proses kimiawi."

But what about fast-moving plants?

Lalu bagaimana dengan tanaman yang bergerak cepat?

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

Pada tahun 1760, Arthur Dobbs, Gubernur Kerajaan di Carolina Utara,

made a pretty fascinating discovery.

menemukan hal yang sangat menarik.

In the swamps behind his house,

Di rawa belakang rumahnya,

he found a plant that would spring shut

ia menemukan sebuah tanaman yang akan mengatup cepat

every time a bug would fall in between it.

setiap kali ada serangga hinggap di antara daunnya.

He called this plant the flytrap,

Ia menyebutnya tanaman "flytrap" (penjebak lalat),

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

dan dalam kurun satu dekade, tanaman itu mencapai Eropa,

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

hingga akhirnya Charles Darwin bisa mempelajari tanaman ini,

and this plant absolutely blew him away.

dan tanaman ini mengejutkannya.

He called it the most wonderful plant in the world.

Ia menyebutnya sebagai tanaman paling ajaib di dunia.

This is a plant that was an evolutionary wonder.

Tanaman ini adalah keajaiban evolusi.

This is a plant that moves quickly,

Tanaman ini bisa bergerak dengan cepat,

which is rare,

hal yang langka,

and it's carnivorous, which is also rare.

dan tanaman karnivora, yang juga langka.

And this is in the same plant.

Dua hal langka di satu tanaman.

But I'm here today to tell you

Tetapi akan saya perlihatkan

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

bahwa bukan cuma itu yang keren dari tanaman ini.

The coolest thing is that the plant can count.

Yang paling keren adalah tanaman ini bisa berhitung.

So in order to show that,

Untuk menunjukkannya,

we have to get some vocabulary out of the way.

kita harus kenali dulu istilah-istilahnya.

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

Saya akan ulangi percobaan yang saya lakukan di kelas bersama siswa-siswa.

We're going to do an experiment on electrophysiology,

Kita akan melakukan percobaan elektrofisiologi,

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

yaitu merekam sinyal listrik tubuh,

either coming from neurons or from muscles.

baik yang berasal dari neuron maupun dari otot.

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

Saya pasang elektroda di pergelangan tangan.

As I hook them up,

Saat saya sambungkan,

we're going to be able to see a signal

kita akan dapat melihat sinyal itu

on the screen here.

pada layar ini.

And this signal may be familiar to you.

Sinyal ini mungkin tak asing bagi Anda.

It's called the EKG, or the electrocardiogram.

Ini disebut EKG, atau elektrokardiogram.

And this is coming from neurons in my heart

Sinyal ini berasal dari neuron di jantung saya

that are firing what's called action potentials,

yang sedang menembakkan potensial aksi,

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

potensial berarti voltase sedangkan aksi berarti bergerak cepat naik dan turun,

which causes my heart to fire,

yang membuat jantung saya terpacu

which then causes the signal that you see here.

dan itu menimbulkan sinyal yang Anda lihat di sini.

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

Tolong diingat-ingat bentuk yang tampak di sini,

karena nanti ini sangat penting.

because this is going to be important.

Ini adalah cara otak menyandi informasi

This is a way that the brain encodes information

in the form of an action potential.

dalam bentuk potensial aksi.

So now let's turn to some plants.

Sekarang kita pasang ini pada tanaman.

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

Saya perkenalkan terlebih dahulu tanaman mimosa,

not the drink, but the Mimosa pudica,

bukan minuman mimosa, tetapi tanaman Mimosa pudica,

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

tanaman yang berasal dari Amerika Tengah dan Amerika Selatan,

dan punya beberapa perilaku unik.

and it has behaviors.

And the first behavior I'm going to show you

Perilaku pertama akan saya tunjukkan

is if I touch the leaves here,

jika saya sentuh daunnya di bagian ini,

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

lihatlah daunnya akan cenderung mengatup.

And then the second behavior is,

Perilaku yang kedua adalah,

if I tap the leaf,

jika saya ketuk daunnya,

the entire branch seems to fall down.

satu keseluruhan cabang akan layu.

So why does it do that?

Mengapa mimosa melakukannya?

It's not really known to science.

Belum banyak terkuak oleh sains.

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

Salah satu alasannya mungkin untuk menakuti serangga

atau agar tampak tak menarik bagi herbivora.

or it looks less appealing to herbivores.

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

Tetapi bagaimana caranya? Ini sungguh menarik.

We can do an experiment to find out.

Kita bisa melakukan percobaan untuk tahu itu.

So what we're going to do now,

Yang akan kita lakukan adalah,

just like I recorded the electrical potential from my body,

seperti tadi saya merekam potensial listrik tubuh saya,

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

kita akan merekam potensial listrik tanaman mimosa ini.

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

Saya sudah pasangkan kawat di sekeliling batangnya,

and I've got the ground electrode where?

dan di mana saya pasangkan elektroda ground?

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

Di tanah. Ini lelucon dunia teknik elektro.

(Laughter)

(Tertawa)

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

Saya akan ketuk daun di bagian ini,

perhatikanlah rekaman listriknya

and I want you to look at the electrical recording

yang akan terdeteksi dari dalam tanaman.

that we're going to see inside the plant.

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

Wah. Besar sekali. Saya akan memperkecil tampilannya.

Alright. So what is that?

Apakah itu?

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

Itulah potensial aksi yang sedang terjadi di dalam tanaman.

Why was it happening?

Mengapa ini terjadi?

Karena ia ingin bergerak, kan?

Because it wanted to move. Right?

And so when I hit the touch receptors,

Jadi saat saya menyentuh reseptor sentuhan,

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

tanaman mengirimkan voltase menuju pangkal tangkai,

yang memicunya bergerak.

which caused it to move.

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

Pada lengan kita, ototlah yang akan digerakkan,

but the plant doesn't have muscles.

tetapi tanaman tidak punya otot.

What it has is water inside the cells

Yang ia punya adalah air di dalam sel

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

maka saat voltase mencapainya, sel akan melepaskan air,

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

mengubah bentuk sel, menyebabkan daun layu.

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

Jadi di sini tampak bahwa potensial aksi membawa perintah untuk bergerak. Betul?

But can it do more?

Bisakah lebih dari itu?

So let's go to find out.

Mari kita cari tahu.

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

Kita akan meneliti tanaman Venus "flytrap" ini,

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

dan kita akan lihat yang akan terjadi di dalam daunnya

when a fly lands on here.

saat disentuh oleh lalat yang menghinggapinya.

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

Saya akan pura-pura sebagai lalat.

And now here's my Venus flytrap,

Inilah tanaman Venus "flytrap",

and inside the leaf, you're going to notice

di dalam daunnya, dapat kita lihat

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

terdapat tiga rambut kecil, yang disebut rambut pemicu.

And so when a fly lands --

Jadi ketika lalat hinggap --

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

Saya akan menyentuh salah satu rambutnya.

Ready? One, two, three.

Siap? Satu, dua, tiga.

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

Apa yang tampak? Kita melihat satu potensial aksi.

However, the flytrap doesn't close.

Tetapi, Venus "flytrap" ini tidak menutup.

And to understand why that is,

Untuk memahami alasannya,

kita harus belajar tentang perilaku tanaman "flytrap" ini.

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

Pertama, dibutuhkan waktu lama untuk membuka kembali daun itu --

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

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

yaitu sekitar 24 hingga 48 jam jika tidak ada lalat di dalamnya.

And so it takes a lot of energy.

Jadi, hal ini butuh banyak energi.

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

Kedua, tanaman ini tidak perlu makan banyak lalat dalam setahun.

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

Cukup beberapa. Kebanyakan energi didapat dari matahari.

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

Ia mencoba untuk mencukupi nutrisi yang kurang dari tanah.

And the third thing is,

Ketiga,

Daun penjebak dapat membuka dan menutup beberapa kali saja

it only opens then closes the traps a handful of times

until that trap dies.

sebelum daun itu akhirnya mati.

So therefore, it wants to make really darn sure

Maka, tanaman ini harus benar-benar memastikan

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

bahwa ada makanan di dalam daun penjebak sebelum ia menutupnya.

So how does it do that?

Bagaimana ia melakukannya?

It counts the number of seconds

Ia menghitung lamanya jeda

between successive touching of those hairs.

di antara sentuhan yang berurutan pada rambut itu.

Alasannya, kemungkinan terdapat lalat di dalam daun akan lebih besar,

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

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

jika jeda sentuhan tidak lama,

jadi saat muncul potensial aksi yang pertama,

and so when it gets the first action potential,

ia menghitung, satu, dua,

it starts counting, one, two,

jika sampai 20 tidak ada potensial aksi baru,

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

daun tidak akan mengatup,

then it's not going to close,

tetapi jika terjadi dalam rentang itu, daun akan mengatup.

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

Kita akan ulangi lagi sekarang.

So we're going to go back now.

I'm going to touch the Venus flytrap again.

Akan saya sentuh lagi tanamannya.

I've been talking for more than 20 seconds.

Saya telah berbicara lebih dari 20 detik.

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

Kita akan lihat apa yang akan terjadi saat saya sentuh rambut kedua kalinya.

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

Apa yang kita dapat? Muncul potensial aksi kedua,

but again, the leaf doesn't close.

lagi-lagi, daun tidak menutup.

So now if I go back in there

Sekarang kita coba lagi

seolah saya seekor lalat yang bergerak-gerak,

and if I'm a fly moving around,

saya akan sentuh rambut itu beberapa kali.

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

saya akan sapukan kuas beberapa kali.

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

And immediately,

Dan seketika,

the flytrap closes.

tanaman "flytrap" menutup.

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

Di sini kita lihat tanaman venus melakukan perhitungan.

Ia harus menentukan apakah terdapat lalat di dalamnya,

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

and then it closes.

lalu menutupnya.

Mari kita kembali ke pertanyaan awal kita.

So let's go back to our original question.

Do plants have brains?

Apakah tanaman memiliki otak?

Well, the answer is no.

Jawabannya tidak.

There's no brains in here.

Tidak ada otak di sini.

There's no axons, no neurons.

Tidak ada akson ataupun neuron.

It doesn't get depressed.

Tanaman tidak bisa depresi.

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

Ia tidak ingin tahu skor tim Tiger.

Ia tak punya masalah aktualisasi diri.

It doesn't have self-actualization problems.

Tetapi ia juga punya proses yang sangat mirip dengan kita,

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

which is the ability to communicate using electricity.

yaitu kemampuan berkomunikasi menggunakan listrik.

It just uses slightly different ions than we do,

Ia hanya menggunakan ion-ion yang berbeda dari kita,

but it's actually doing the same thing.

tetapi dasar kerjanya sama.

So just to show you

Ini menunjukan pada Anda

the ubiquitous nature of these action potentials,

bahwa potensial aksi ini dipakai oleh berbagai organisme,

we saw it in the Venus flytrap,

kita melihatnya di tanaman Venus,

we've seen an action potential in the mimosa.

kita juga melihatnya pada mimosa.

Bahkan kita melihatnya pada manusia.

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

Now, this is the euro of the brain.

Potensial aksi ini adalah alat percakapan pada otak.

It's the way that all information is passed.

Ini adalah cara untuk penyampaian informasi.

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

Maka kita bisa menggunakan potensial aksi ini

to pass information

untuk menyampaikan informasi

between species of plants.

antar spesies tanaman.

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

Inilah alat komunikator antar spesies tanaman milik kami,

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

kami menciptakan percobaan baru

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

yaitu dengan merekam potensial aksi dari tanaman Venus,

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

kemudian mengirimkannya ke tanaman mimosa yang sensitif.

So I want you to recall what happens

Ingatlah apa yang terjadi

when we touch the leaves of the mimosa.

saat kita menyentuh daun mimosa.

It has touch receptors that are sending that information

Reseptor sentuhannya mengirimkan informasi

back down in the form of an action potential.

dalam bentuk potensial aksi.

And so what would happen

Lalu apa yang akan terjadi

if we took the action potential from the Venus flytrap

jika kita mengambil potensial aksi dari tanaman Venus "flytrap" ini

and sent it into all the stems of the mimosa?

dan mengirimkannya ke seluruh batang mimosa?

We should be able to create the behavior of the mimosas

Mestinya kita bisa memicu perilaku mimosa

without actually touching it ourselves.

tanpa harus menyentuhnya secara langsung.

And so if you'll allow me,

Jadi izinkan saya,

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

untuk memicu mimosa yang ini

by touching on the hairs of the Venus flytrap.

dengan menyentuh rambut pada tanaman Venus "flytrap."

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

Kita akan mengirimkan informasi sentuhan dari satu tanaman ke tanaman lain.

So there you see it.

Lihatlah.

So --

Jadi --

(Applause)

(Tepuk tangan)

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

Semoga Anda mendapat tambahan pengetahuan tentang tanaman.

and not only that.

Dan tak hanya itu.

You learned that plants could be used to help teach neuroscience

Anda belajar bahwa tanaman bisa dipakai untuk mengajar neurosains

dan juga mengawali evolusi neurosains.

and bring along the neurorevolution.

Thank you.

Terima kasih.

(Applause)

(Tepuk tangan)