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能說會道 植物間的無聲交流

2018-05-30 10:48:04韓飛
科學(xué)大觀園 2018年14期
關(guān)鍵詞:交流植物語言

韓飛

植物會說話,這件事是真的。你的頭腦中是不是浮現(xiàn)出這樣的畫面:兩棵樹交頭接耳,兩朵花湊在一起絮絮叨叨?這未免太異想天開了。不過真相究竟是怎樣的呢?

人要說話。人多的時候就嘰嘰喳喳講個不停,一個人時也要自言自語。按認知心理學(xué)家Stevem Pinker的說法,人類是用“心語(inner speech)”思考和交流的動物,也就是用符號化的概念“默默地”建構(gòu)認知。

嬰幼兒同樣擁有心語,只不過形式上更簡單些,而且喜歡說出來(所以幼兒園里永遠都那么吵),但嬰幼兒的“語言”與成年人的語言是可以互譯、交流的。也正是因為生命之間普遍性的交流,存在于語言之先,所以自烏克蘭大草原起源的原始印歐語,才能向東、向西伴隨馬匹的傳播而傳播。

那么,對嬰兒來說,不懂用富有變化的哭笑聲跟成年人交流,就很危險;成年人類一旦拋棄交流,生活也將變得艱難。400萬年前,人類祖先阿爾法南方古猿學(xué)會了最原始的語言交流;200萬~250萬年前的能人,其左腦布洛卡區(qū)和緣上回、角回區(qū)域加深,這些區(qū)域都跟語言進化相關(guān);終于到3萬年前,現(xiàn)在智人學(xué)會了真正的說話——最高級的交流。

語言作為一種“復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)”,大大增強了適應(yīng)性,人類可以用這套通訊系統(tǒng)精確交流與生存、繁殖相關(guān)的重要信息。比如,有一頭兩米高的巨型樹懶,狩獵它應(yīng)該走“大樹前面的小道”,而不是“小樹后面的大路”;“前面第四棵樹,向右轉(zhuǎn),把公羚羊趕向紅色的巨石,我們會在那兒埋伏,然后用矛刺它”;獵物應(yīng)該怎么分?肉吃不完,那可不可以換一些水果?啊,尼安德特人在山下,我們?nèi)ネ狄u吧!殺他們的男人,搶他們的女人!

請注意,尼安德特人(Homo neanderthalensis)也有F0XP2“語言基因”,但很可能并不會講話,或者聽不懂智人之間的陰謀與戰(zhàn)爭動員。只因為高級通訊系統(tǒng)的運轉(zhuǎn),需要一堆配套設(shè)施(不然,擁有語言基因的老鼠、蝙蝠、一些鳥類也會說人話了)。比如,尼安德特人的小腦占整個腦部的比例比現(xiàn)代人的小許多,一般這一比例越大,語言和記憶功能才越強。

所以,不怎么會交流的尼安德特人,可能就是這樣被善于交流、言談的智人給團滅的。可以說,會不會交流真的可以決定一個物種的生死存亡。顯然,進化更早、生物量更大的植物,怎么可能不明白這個道理!

植物是怎么保持通話的

植物不具有神經(jīng)系統(tǒng),但是沒關(guān)系,它自有一套“能說會道”的通訊系統(tǒng)。

交流未必非靠說,只要能把“信”送到,怎么著都成:非洲瓦圖齊部落的交流仰仗“鼓語”,西班牙加那利群島的戈梅拉島居民、摩洛哥阿特拉斯山居民以及中國苗族等等,均會使用“口哨語(whistled language)”遠程交流。蜜蜂,它們靠舞蹈和信息素來交流食物的距離和方向。有意思的是,意大利蜂還能懂中國蜜蜂的“舞蹈語言”。可見,只要能交流信息,形式并不重要,載體是聲波、視覺圖像還是信息素分子也不重要。

對植物而言,鋪設(shè)通訊系統(tǒng),最好就近取材、就地取材。沒有神經(jīng)元,但它們可以合成海量的、結(jié)構(gòu)不同、活性不一的化學(xué)分子,后者即可以打造為信息的載體。一句話,植物間的交流,母語是“化學(xué)語言”,第二外語才是“聲波語言”。

先說母語。去植物細胞的膜上看看吧,那里遍布著可以結(jié)合化學(xué)分子的蛋白受體。它們就是一扇扇城門,化學(xué)信使取道于茲,一路或三百里加急或六百里加急把消息傳遞到細胞核。當然,小分子化合物如CO2、萜類/半萜類化合物也可以經(jīng)由氣孔,直接進入細胞內(nèi)部。緊接著,基因組將啟動或關(guān)閉特定基因,然后將令一出,特定位置的特定細胞的特定代謝發(fā)生改變——這就叫“運籌帷幄之中,決勝千里之外”。

典型的植物帝國通訊范例,是這樣運作的(以玉米為例):兩棵玉米做鄰居,一棵生長過盛,自家葉子擠到了另一棵玉米“身上”。這時,后者可把葉面上的機械刺激,轉(zhuǎn)換為根上的化學(xué)語言,說給前者對根“聽”,鄰居玉米“愧而退”,轉(zhuǎn)向別的地方開疆拓土。當把受過機械刺激的玉米液體培養(yǎng)基,再拿來培養(yǎng)另一棵玉米幼苗時,后者的根“遲疑不前”,好像知道此地已被同類扎根。

有的植物,它們的信使RNA(對,就是以往被認為太脆弱、壽命短暫的mRNA),甚至能直穿城門,登堂入室,儼然御史欽差,直接向目標基因組發(fā)號施令。這種情況多見于寄生植物和宿主植物之間,比如菟絲子、獨腳金、肉蓰蓉和擬南芥、番茄。當菟絲子遇到擬南芥時,會單刀直入,用附根刺入擬南芥體內(nèi),然后像科幻電影一樣展開“深層對話”,“說服”靶細胞的基因主動配合,關(guān)閉免疫防御系統(tǒng),放它們的母體進來。

再說植物的第二外語。跟人類一樣,植物確實能聽見聲音:它們的細胞膜上有機械力受體蛋白,它們多且小,而且是多毛的結(jié)構(gòu),能感受細微的風(fēng)吹草動。

比如,探測水源時,植物的根有兩個辦法:對漸近的水源就靠檢測土壤濕度梯度變化;對較遠處的水源就靠聲波探測。即使把兩棵胡椒用塑料袋遮蔽起來,化學(xué)語言行不通之后,它們依然能靠微弱的聲音進行交流。當然,植物能聽見聲音最明顯的例子,就是抖音上不禁嚇的含羞草短視頻,一聲怪吼就嚇得葉片閃電一般合閉!

植物都在交流什么

首先,植物聊天的話題并不多,這是可以理解的。

研究人類“心語”的科學(xué)家告訴我們,人類祖先一開始交流的東西同樣不多,以至于最古老的詞匯還不到100個。長期進化以后,復(fù)雜社會和文化出現(xiàn),它們“帶來了”高級的詞匯和語法。莎士比亞不出,英語不典雅。只不過,植物沒有腿腳,也沒有莎士比亞,所以“話風(fēng)”簡練而不花哨。值得一談的主題,也就是防務(wù)了。所以,植物之間(plant to plant)的交流基本以“合作—御敵”為主,兼顧其他。

這里,每一棵樹都是一座烽火臺,當遭遇蟲害襲擊時,狼煙四起,并向更遠處依次傳遞。這種“化學(xué)狼煙”(揮發(fā)性有機物,BVOCs),可以是柳樹葉片里合成的乙烯,后者經(jīng)風(fēng)媒傳播,可讓周圍70米內(nèi)的柳樹收到預(yù)警,也可以是山艾合成的茉莉酮酸甲酯,后者也能經(jīng)風(fēng)傳播,通知鄰居山艾防御。

當非洲金合歡樹被啃噬,它們?nèi)~片中單寧酸含量就會直線上升,周圍45米范圍內(nèi)的金合歡樹也能收到信號,并在5~10分鐘內(nèi)厲兵秣馬,合成大量單寧酸以備敵。不過,整體而言化學(xué)語言站遠了就聽不見(一般不超過1米),因為BVOCs類物質(zhì)會與空氣中的臭氧、羥基、硝酸根基團發(fā)生反應(yīng)而失效。

其次,不同種的植物亦可結(jié)盟,也就是柳樹制造的“化學(xué)狼煙”,能跨物種“廣而告之”,被楊樹、糖楓接收。同理,利馬豆遭昆蟲襲擊后,也能把危險信號傳遞出去,長在它周圍的野生青豆和黃瓜,會生長得更快、防御力更強。

上文提及的山艾受傷后,也能告知周圍的番茄和煙草,前者隨后合成昆蟲消化道酶抑制劑,后者則合成防御性多酚氧化酶。生長季過去,那些接到友軍預(yù)警的植物受蚱蜢和地老虎的損害最少,這都拜“哨兵”山艾所賜。

值得一提的是,植物可以靠交流辨別異己。鳳仙花屬植物可與同類友好地并存于“一盆之內(nèi)”,但一旦發(fā)現(xiàn)對方是“陌生人”(根、葉探測器一接觸即知),便會加速生長,根和莖的加速伸長,而葉片數(shù)量猛增。

最后,植物還有跨界交流的本領(lǐng)。只因為,植食性昆蟲不傻的,它們能根據(jù)BVOCs的比例,破譯植物的語言,并在萬紫千紅的“背景噪聲”中定位到目標。

對此,植物一方面啟動免疫,改換BVOCs成分比例,比如歐洲白樺,當遭遇尺蠖蛾幼蟲,它們能在2~3分鐘迅速反應(yīng),大量合成釋放醛類化合物“驅(qū)蟲”;另一方面,一旦前招不奏效,將再次更換“電臺頻道”、請外援,比如玉米,當落敗于甜菜黏蟲,它們可迅速合成并釋放吸引寄生黃蜂的化學(xué)物質(zhì),讓后者飛來在甜菜黏蟲體內(nèi)產(chǎn)卵,這就叫“借刀殺蟲”??上У氖?,商業(yè)化種植的雜交玉米正在失去這一本領(lǐng),一些品種已經(jīng)無法用化學(xué)語言招引寄生黃蜂,來為它們殺死蔗螟蛾。

人類能從中學(xué)到什么

對植物間交流的研究,曾在上世紀80年代剛起步就進入了死胡同。1983年,兩篇論文告訴世人,植物可以互相交流,柳樹、楊樹和糖楓可共享昆蟲來犯的信息。當時科學(xué)家感興趣的是,沒有神經(jīng)中樞的柳樹和楊樹,到底是如何傳輸、接收以及解碼信號的,以及除了化學(xué)信號,它們還能交流什么等等。

但很快,這類研究被邊緣化。一方面是因為媒體和記者在報道時,把植物擬人化,做的紀錄片中,植物儼然是“能說會道的神奇小精靈”,這讓一些科學(xué)家感到反感;另一方面,大部分科學(xué)家認為,植物沒有神經(jīng)元系統(tǒng),它們的“社會性”并不突出;那些癡迷記錄植物生物電信號,聲稱植物語言有的很冷峻、有的很幽默的人,實在是亂來。

現(xiàn)在看,癡迷把植物擬人化不合適。但,全盤否定植物的“社會性”也是一種“人類中心主義”作祟。一方面,行為固然必須有生理基礎(chǔ),生物特征劃定了文化的范圍,所以“你不可能教會一條狗打撲克”,但另一方面,生物進化在同一需求面前有趨同性,所以西藏人和因紐特人雖然在進化上走了不同的道路,但最后都適應(yīng)了高寒和少膳食纖維攝入的居住與飲食環(huán)境。

其中,因紐特人長期使用高脂的海豹肉而不得動脈硬化,這是因為他們體內(nèi)跟不飽和脂肪酸濃度有關(guān)的FADSs基因發(fā)生了變異。最近,我國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)哈薩克族人長期食用牛羊馬駝和牦牛肉,心腦血管病風(fēng)險反而比漢族人低,則是因為他們體內(nèi)發(fā)生了一個跟膽固醇吸收相關(guān)的基因變異:腳手架蛋白LIMIA1突變后,吃下去的膽固醇都隨糞便排出了體外。瞧,一道難題,有多種解答方法。

同理,植物與動物、人類一樣,都有“合作求生”的需求,因此進化出兩套迥然不同的通訊系統(tǒng),一點也不奇怪。人類不能以沒有神經(jīng)元為理由,就否定植物智能和社會性的一面。不然,就等于從邏輯上否認了強人工智能的任何可能性,畢竟硅基的計算機也沒有神經(jīng)元。

所以,還是學(xué)會用植物的眼光重新打量世界吧!

那樣一來,你會看見或聽見一個嶄新的世界。人類對世界的感知是建立在生理器官和物理規(guī)律上的,想象力能突破它們的限制。想想透過蜂鳥之眼看花的例子吧:跟人類不同,蜂鳥的眼睛能看見紫外光,所以能看見花瓣上,專為指引它們降落的紫外色素發(fā)出的光。我曾為這種人眼看不見的現(xiàn)象寫了一首小詩,可以用來做本文的結(jié)束:

每一片花瓣都是一塊機場

幽幽點點放射紫外光

以供蜂鳥自夜空穩(wěn)穩(wěn)垂降

密集堆放的花蜜好似航空燃油

補給蜂鳥下一次遠飛的能量

作為交換,蜂鳥航班把花粉帶到他鄉(xiāng)。

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