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上一版3  4下一版 2018年8月4日 星期 放大 缩小 默认
您知道吗?植物也会“说话”
韩 飞

植物间的交流有两套迥然不同的通讯系统。植物的母语是“化学语言”,它们可以合成海量的、结构不同、活性不一的化学分子,将其打造为信息的载体;“第二外语”是“声波语言”,它们的细胞膜上有许多微小的机械力受体蛋白,能感受细微的风吹草动

根据认知心理学家斯蒂芬·平克的说法,人类是用“心语”思考和交流的动物,也就是用符号化的概念“默默地”建构认知。语言作为一种“复杂适应系统”,大大增强了生存适应性,人类可以用这套通讯系统精确交流与生存、繁殖相关的重要信息。

那么,进化更早、生物量更大的植物群体,是怎样保持通话的呢?

植物虽然不具有神经系统,但它自有一套“能说会道”的通讯系统,能把“信”送到。对植物而言,铺设通讯系统,最好就近取材、就地取材——没有神经元,它们可以合成海量的、结构不同、活性不一的化学分子,将其打造为信息的载体。简而言之,植物间的交流,母语是“化学语言”,“第二外语”才是“声波语言”。

先说植物的母语。在植物细胞膜上,遍布着可以结合化学分子的蛋白受体。它们就像一扇扇城门,让化学信使通过它们将消息传递到细胞核。当然,小分子化合物也可以经由气孔,直接进入细胞内部。紧接着,基因组将启动或关闭特定基因,导致特定位置的特定细胞的特定代谢发生改变。

以玉米为例,让我们看看典型的植物帝国通讯运作方式:在相邻的两棵玉米中,一棵生长过盛,叶子挤到了另一棵玉米“身上”。这时,后者可以把叶面上的机械刺激转换为根上的化学语言,通知前者“避让”。当把受过机械刺激的玉米液体培养基用来培养另一棵玉米幼苗时,后者的根“迟疑不前”,好像知道此地已被同类扎根。

有的植物,它们的信使RNA甚至能直穿“城门”,直接向目标基因组发号施令。这种情况多见于寄生植物和宿主植物之间,比如菟丝子、独脚金等。当菟丝子遇到拟南芥时,会单刀直入,用附根刺入拟南芥体内,然后像科幻电影一样展开“深层对话”,“说服”靶细胞的基因主动配合,关闭免疫防御系统,放它们的母体进来。

再说植物的“第二外语”。跟人类一样,植物确实能听见声音:它们的细胞膜上有许多微小的机械力受体蛋白,能感受细微的风吹草动。比如,探测水源时,植物的根有两个办法:一是对于渐近的水源,它们会靠检测土壤湿度梯度变化作检测;二是对于较远处的水源,就靠声波探测。含羞草会在强烈噪音中迅速合拢叶片,就是对此最明显的反应实例。

那么,植物都在交流什么?

首先,植物聊天的话题并不多,最主要的就是防务。所以,植物之间的交流基本以“合作—御敌”为主,兼顾其他。例如,当遭遇虫害袭击时,植物会通过“化学狼烟”(挥发性有机物,BVOCs)向更远处依次传递信息。不过,整体而言,植物化学语言的有效半径一般不超过1米,因为BVOCs类物质会与空气中的臭氧、羟基等发生反应而失效。其次,不同种类的植物亦可结盟。例如,柳树制造的“化学狼烟”能跨物种“广而告之”,被杨树、糖枫接收到。

值得一提的是,植物可以靠交流辨别异己。例如,凤仙花属植物可与同类友好地并存于“一盆之内”,但一旦发现对方是“陌生人”,便会加速生长,抑制对方。

可见,植物与动物、人类一样,都有“合作求生”的需求,因此,进化出两套迥然不同的通讯系统,一点也不奇怪。人类不能以没有神经元为理由,否定植物智能和社会性的一面。

虽然,人类对世界的感知建立在生理器官和物理规律之上,但想象力可以突破它们的限制。所以,学会用植物的眼光重新打量世界吧。那样一来,你会看见或听见一个崭新的世界。想想透过蜂鸟之眼看花的例子吧:跟人类不同,蜂鸟的眼睛能看见紫外光,所以能看见花瓣上,专为指引它们降落的紫外色素发出的光。我曾为这种人眼看不见的现象写了一首小诗,可以用来做本文的结尾:

每一片花瓣都是一块机场,幽幽点点放射紫外光,以供蜂鸟自夜空稳稳垂降。密集堆放的花蜜好似航空燃油,补给蜂鸟下一次远飞的能量,作为交换,蜂鸟航班把花粉带到他乡。

(作者单位:中国科学院分子植物科学卓越创新中心/植物生理生态研究所。本文经授权转载自“科学大院”,微信号:kexuedayuan,略有删改,特此鸣谢。)

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