在我們的印象中,麥子、稻子成熟后,重重的穗子把它們的“腰”都?jí)簭澚恕?墒悄憧赡軟]有想過這樣一個(gè)問題:為什么成熟的種子會(huì)掛在母體上,不會(huì)掉下來?
這個(gè)問題的答案可能會(huì)讓你驚掉下巴,那就是:掉下來的谷子“會(huì)跑路”。
許多野草祖先的種子都會(huì)跑路。我們先來看看其中一種最“會(huì)”跑路的——燕麥的近親不實(shí)野燕麥。
不實(shí)野燕麥?zhǔn)切←満痛篼湹乩锏某R娨安荩m應(yīng)力極強(qiáng),除了南極洲,其他哪個(gè)大洲它都能混。不實(shí)野燕麥的種子從母體脫落掉到地上后,就展現(xiàn)出與生俱來的功夫——一個(gè)鯉魚打挺,再一個(gè)凌波微步,就跑出好遠(yuǎn)了。難怪不實(shí)野燕麥也叫“動(dòng)麥”。
不實(shí)野燕麥跑路的時(shí)候,兩根“呆毛”一直在不停地轉(zhuǎn),它的運(yùn)動(dòng)依靠的是呆毛——芒。不過,它并不是有意識(shí)地運(yùn)動(dòng),它跑路的動(dòng)力并不來自自身,而是來自空氣。
具體過程是這樣的:不實(shí)野燕麥的小穗可以在成熟前輕松脫落,掉到地面上。這兩根長(zhǎng)芒靠近種子的部分具有不對(duì)稱的吸水能力,其中一邊可以吸水膨脹,而另一邊一直保持干燥。白天熱量和濕氣積聚在長(zhǎng)芒表面,晚上再變涼變干。在不斷地潤(rùn)濕和脫水的過程中,這種不對(duì)稱吸水的芒會(huì)讓種子一直不停地朝一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)。這樣一來,種子就可以連夜越滾越遠(yuǎn),實(shí)現(xiàn)擴(kuò)張。當(dāng)種子掉在土層夾縫中,這種呆毛機(jī)械還可以讓種子繼續(xù)往下打洞,保證其接觸土壤,順利發(fā)芽。
換言之,不實(shí)野燕麥種子是一種濕氣驅(qū)動(dòng)的生物引擎。而這種通過濕氣實(shí)現(xiàn)的自主運(yùn)動(dòng)被稱為吸濕運(yùn)動(dòng)。
當(dāng)然,不僅不實(shí)野燕麥有這種本事,咱們的主食基本都有滿地打滾的功夫。因?yàn)槌耸w麥跟藜麥,幾乎所有的人類主食(如水稻和小麥)都是禾本科植物,而早在1979年,研究者就發(fā)現(xiàn)禾本科的許多植物都能夠跑路。
那年,澳洲昆士蘭大學(xué)的植物學(xué)研究者M(jìn)artyn H.Peart首次通過實(shí)驗(yàn)證明,禾本科的眾多種子能夠“行走”。
這是因?yàn)椋瘫究频姆N子通常都長(zhǎng)有呆毛——芒。而去掉呆毛后,它們都不會(huì)動(dòng)了,只能在地面躺平,發(fā)芽率也急劇降低。
以色列希伯來大學(xué)的植物學(xué)家里夫卡·埃爾鮑姆和亞伯拉罕·雅艾爾指出,其實(shí)所有植物種子的傳播都依賴吸濕運(yùn)動(dòng),只不過一些像禾本科植物這樣靠滾,一些像芝麻那樣靠炸,一些靠打地洞。
我們來看看小麥“滾滾”。
小麥的芒也是一個(gè)生物引擎。為了保證滾的時(shí)候不會(huì)打滑,小麥的呆毛是硅質(zhì)的,摩擦力很大。土壤的硬質(zhì)成分也是含硅化合物,硅硅相撞不能消除,只能增加摩擦。
小麥的呆毛還有防“倒車”的技能。小麥芒上的毛刺類似于齒輪上防倒轉(zhuǎn)的棘齒,可以防止種子逆向行駛。因此,小麥的種子只能一直往外滾。除了滾,小麥的芒還有彈射的技能。一旦小麥的呆毛交叉,無法動(dòng)彈的時(shí)候,應(yīng)力就會(huì)積聚,讓呆毛變得像壓縮的彈簧一樣。一旦應(yīng)力累積到一定程度,呆毛就會(huì)讓種子向外彈射。
2007年發(fā)表在《科學(xué)雜志》上的一項(xiàng)研究將小麥種子的運(yùn)動(dòng)比作青蛙腿,濕度的變化可以推動(dòng)種子彈射。
這是如何實(shí)現(xiàn)的呢?一旦小麥的呆毛交叉,無法動(dòng)彈的時(shí)候,應(yīng)力就會(huì)積聚,讓呆毛變得像壓縮的彈簧一樣。一旦應(yīng)力累計(jì)到一定程度,呆毛就會(huì)讓種子向外彈射。
《科學(xué)》的這項(xiàng)研究指出,小麥的這種設(shè)定完美地利用了自然環(huán)境。
因?yàn)樵谛←湹睦霞摇獌珊恿饔虻男略挛滞粒ㄎ挥诮裉煲陨小⒗麃?、伊拉克和土耳其),夏季干旱而漫長(zhǎng),冬季則是短暫的雨季。小麥種子成熟的季節(jié)正好是旱季,但夜晚濕度略高。小麥的種子恰好利用了自然界氣候的晝夜變化,讓自己能愉快地跑路,實(shí)現(xiàn)廣泛自動(dòng)化遠(yuǎn)距離無人傳播。
這種連滾帶爬的技能對(duì)植物來說自然好處多多,但是人類不會(huì)喜歡。種子都跑光了人還吃什么?
于是,我們的祖先選育了那些比較胖、不會(huì)跑路,甚至不會(huì)掉地上的谷物。
種子成熟后掉到地上的行為被生物學(xué)家稱為脫粒。實(shí)際上,農(nóng)業(yè)研究的一大課題就是找到控制脫粒的基因,這樣就可以馴化有特殊技能的野生谷物了。
埃爾鮑姆和同事指出,小麥大約在1萬年前被馴化,人類故意選育了那些跑不動(dòng)的胖種子;在被馴化的小麥中一些品種沒有芒,剩下的肥崽子跑不動(dòng)并不是因?yàn)橥榷?,而是因?yàn)楦緵]辦法下地。
埃爾鮑姆他們進(jìn)一步指出,實(shí)際上,為了防止小麥跑路,人類的祖先做的另一件重要的事情就是文章開頭提到的:從一開始就防止種子掉地上。
種子成熟后掉地上的行為被生物學(xué)家稱為脫粒。實(shí)際上,農(nóng)業(yè)研究的一大課題就是找到控制脫粒的基因,這樣就可以馴化有特殊技能的野生谷物了。
野生小麥很容易脫粒,因?yàn)榭刂扑氖秋@性基因。但是在小麥馴化的過程中,會(huì)脫粒的小麥被人類刻意淘汰了。然而,被馴化且還有芒的小麥的躁動(dòng)基因還保留著,它們的種子依然會(huì)根據(jù)環(huán)境濕度的變化“動(dòng)次打次”。
我們現(xiàn)在吃的禾本科的水稻和燕麥則是另外一個(gè)故事了。在馴化的過程中,大米和燕麥除了不會(huì)落粒,還失去了能跑路的呆毛。
不過也是由于不再擁有呆毛,大米和燕麥沒有辦法自己打洞鉆入土中,需要人工播種。所以現(xiàn)在的它們完全依賴人類才能生存,放歸野外就活不成。
這么看來,野的比較獨(dú)立,乖的比較黏人,放在植物上也是適用的啊。
(劉雯摘自《青年博覽》2023年第2期)