田豌豆

圖書典藏館

植物知道生命的答案

在你家后院就能找到的花草樹木，都具備極為精密的感覺系統(tǒng)。

大多數(shù)動(dòng)物能夠選擇環(huán)境，在風(fēng)暴中尋找掩藏之處，尋覓食物，或是隨季節(jié)變化而遷徙。然而，植物不能運(yùn)動(dòng)，無(wú)法移向更好的環(huán)境。它們必須有能力適應(yīng)持續(xù)變化的天氣、抵抗大舉入侵的害蟲等。因此，植物演化出了復(fù)雜的感覺和調(diào)控系統(tǒng)，這使得它們可以隨外界條件的變化而調(diào)節(jié)自己的生長(zhǎng)。

榆樹必須知道它的鄰居是不是遮擋了陽(yáng)光，這樣它才能有辦法向有陽(yáng)光的地方生長(zhǎng)。萵苣必須知道是不是有貪吃的蚜蟲打算把它吃光，這樣它才能制造有毒的化學(xué)物質(zhì)殺死害蟲?；ㄆ焖杀仨氈浪闹l是不是正在被猛烈的風(fēng)撼動(dòng)，這樣它才能讓樹干長(zhǎng)得更強(qiáng)壯一些。櫻花樹必須知道什么時(shí)候開花……

在基因水平上，植物是比很多動(dòng)物都要更復(fù)雜的生命。

在整個(gè)生物學(xué)領(lǐng)域那些重要的發(fā)現(xiàn)中，有不少就是通過(guò)研究植物而獲得的。羅伯特·胡克在1665年使用自己制造的原始顯微鏡研究木栓時(shí)，第一次發(fā)現(xiàn)了細(xì)胞。19世紀(jì)，格雷格爾·孟德爾在豌豆中得出了現(xiàn)代遺傳性定律。

植物沒有中樞神經(jīng)系統(tǒng)，但它們的各個(gè)部位仍然是緊密關(guān)聯(lián)的。與光、空氣中的化學(xué)物質(zhì)及溫度有關(guān)的信息，持續(xù)不斷地在根和葉、莖和花之間進(jìn)行交流，這樣才能讓植物更好地適應(yīng)環(huán)境……

我們的生存完全依賴植物。為什么不花點(diǎn)時(shí)間，多了解一下科學(xué)家已經(jīng)在植物上取得的發(fā)現(xiàn)呢？讓我們開始行程，去探索植物內(nèi)在生命背后的科學(xué)吧。

這是科學(xué)家丹尼爾·查莫維茨在他的著作《植物知道生命的答案》寫的一段話。丹尼爾是以色列特拉維夫大學(xué)植物生物科學(xué)中心主任。

他認(rèn)為植物有自己的語(yǔ)言。它們不僅可以在自己的花、葉之間進(jìn)行交流，還可以和同伴、鄰居們進(jìn)行“聊天”，交流信息?！吨参镏郎拇鸢浮穮R聚了丹尼爾多年研究的成果，呈現(xiàn)了他所知道的植物世界的“秘密”。

精彩片段

達(dá)爾文的實(shí)驗(yàn)

達(dá)爾文和他的兒子弗朗西斯都對(duì)植物生長(zhǎng)中光產(chǎn)生的效應(yīng)十分著迷。在《植物的運(yùn)動(dòng)力》里，達(dá)爾文說(shuō)，幾乎所有的植物都向著光彎曲。

我們隨時(shí)都能看到室內(nèi)植物沖著窗戶射進(jìn)來(lái)的陽(yáng)光垂頭彎腰，植物的這一行為就叫作向光性。

在一個(gè)非常簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)中，達(dá)爾文父子揭示了植物的向光彎曲和光合作用無(wú)關(guān)，實(shí)際上是由植物內(nèi)在的向光運(yùn)動(dòng)能力引發(fā)的。

在實(shí)驗(yàn)中，達(dá)爾文父子讓一盆金絲雀鹝草在一間完全黑暗的屋子里生長(zhǎng)了幾天。然后，他們?cè)陔x花盆12英尺的地方點(diǎn)燃一盞很小的煤氣燈。燈光很昏暗，使他們“無(wú)法看見幼苗，也無(wú)法看見用鉛筆在紙上畫的線”。然而，只過(guò)了三小時(shí)，鹝草就明顯地向這昏暗的燈光彎過(guò)去了。彎曲總是發(fā)生在幼苗的同一部位——莖尖以下大約一英寸的地方。

這讓達(dá)爾文父子提出了疑問(wèn)：鹝草的什么部位“看到”了光？

為了找到答案，他們又做了一個(gè)實(shí)驗(yàn)。

他們假設(shè)鹝草的“眼睛”長(zhǎng)在幼苗莖尖，而不是幼苗彎曲的地方。他們檢驗(yàn)了五株不同幼苗的向光性，如下圖所示：

A.第一株幼苗沒做任何處理，其行為表明實(shí)驗(yàn)條件可引發(fā)向光性。

B.第二株幼苗切掉了莖尖。

C.第三株幼苗用一個(gè)不透光的玻璃小帽罩住莖尖。

D.第四株幼苗用一個(gè)透明玻璃小帽罩住莖尖。

E.第五株幼苗用一個(gè)不透光的管子遮住其中間部分。

在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，幼苗的生長(zhǎng)環(huán)境和前一個(gè)實(shí)驗(yàn)相同。未處理的幼苗理所當(dāng)然向光彎曲。同樣，中間部分套著不透光管子的幼苗也向光彎曲。然而，除去幼苗的莖尖，或者用不透光的小帽罩住它，幼苗就“失明”了，無(wú)法向光彎曲。而第四株幼苗的實(shí)驗(yàn)證明，玻璃可以透過(guò)光，使其照在幼苗的莖尖上。

苗梢見到光，把信息傳遞到植物的中部，使它向著光的方向彎曲。達(dá)爾文父子便這樣成功地展示了植物的原始視覺。

祖母的辦法

我的祖母從沒學(xué)過(guò)生物學(xué)或農(nóng)學(xué)，但她知道，把一個(gè)成熟的香蕉放進(jìn)一個(gè)牛皮紙袋，再把一個(gè)還很硬的鱷梨放進(jìn)去，鱷梨就能變軟。

事實(shí)上，這種做法可以追溯到古代，古代早就有多種催熟水果的方法了。古埃及人劃破少數(shù)幾個(gè)成熟的無(wú)花果，就可以讓整串無(wú)花果成熟。古時(shí)候的中國(guó)，人們則在儲(chǔ)藏梨的房間里燒香，也可以讓梨成熟。

20世紀(jì)初，美國(guó)佛羅里達(dá)的農(nóng)民在用煤油加熱的棚屋中催熟柑橘。這些農(nóng)民確信是熱量引發(fā)了水果成熟。然而，當(dāng)他們?cè)诟涕倥赃叿派想姛崞?，插上插頭，卻發(fā)現(xiàn)這些水果無(wú)動(dòng)于衷。那么，如果不是熱量的問(wèn)題，水果催熟的秘密難道和煤油有關(guān)嗎？

1924年，科學(xué)家弗朗克·鄧尼證實(shí)煤油油煙含有少量叫作乙烯的物質(zhì)。不管是催熟什么水果，只要用純乙烯氣體處理就可以了。中國(guó)的線香產(chǎn)生的煙，也被證實(shí)含有乙烯。

這樣，一個(gè)簡(jiǎn)單的科學(xué)模型就建立起來(lái)了：水果“嗅”到極其微量的乙烯，在這種氣味之下，做出了快速成熟的行為。

那么，新的問(wèn)題來(lái)了——我的祖母把兩個(gè)水果放在一起時(shí)，或古埃及人劃破無(wú)花果時(shí)，又發(fā)生了什么？

到了20世紀(jì)30年代，康奈爾大學(xué)的一個(gè)研究組提出，乙烯是用來(lái)使果實(shí)成熟的通用植物激素。包括無(wú)花果在內(nèi)的所有果實(shí)，都會(huì)釋放這種有機(jī)化合物。古埃及人劃破無(wú)花果，就是為了讓乙烯氣體更易于釋放。把硬的鱷梨和成熟的香蕉放在一起，香蕉就會(huì)釋放乙烯。鱷梨“嗅”到乙烯后就迅速成熟。這兩個(gè)水果借此便交流了彼此的生理狀態(tài)。

從生態(tài)角度來(lái)說(shuō)，（水果的大量成熟）對(duì)于保證種子的傳播有優(yōu)勢(shì)。動(dòng)物會(huì)被“已可食用”的水果吸引。它們吃喝完畢，在日常活動(dòng)中，就傳播了種子。

發(fā)言：

《植物知道生命的答案》是一本極其有趣的書。

書中引用了大量的科學(xué)實(shí)驗(yàn)證明植物能“看到什么”“嗅到什么”“感受到什么”“聽到什么”“記住什么”，以及它們“如何知道身在何處”。

除了了解到很多我們從沒想到過(guò)的知識(shí)外，在這些實(shí)驗(yàn)里，我們還可以學(xué)習(xí)到很多有趣的實(shí)驗(yàn)方法。