植物“感官世界”大揭密

眾所周知，一般只有動(dòng)物才具有視覺(jué)、嗅覺(jué)、味覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)和觸覺(jué)等感官功能，然而，以色列特拉維夫大學(xué)曼納植物生物科學(xué)中心的科學(xué)家丹尼爾·查莫維茨在其新書(shū)《植物知道些什么》中披露，盡管大多數(shù)人從來(lái)都沒(méi)將植物看做是一種具有感覺(jué)的生物，因?yàn)樗鼈儧](méi)有眼睛、鼻子、嘴巴、耳朵和皮膚，但事實(shí)上，大多數(shù)植物也像人類一樣，擁有視覺(jué)、嗅覺(jué)、味覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)和觸覺(jué)，并且這些感官功能對(duì)它們的生存非常重要！因?yàn)橹参镌谝粋€(gè)地方扎根后，它們無(wú)法像動(dòng)物那樣可以四處移動(dòng)去尋找食物，也無(wú)法像動(dòng)物逃避天敵一樣逃避害蟲(chóng)的侵襲。在面對(duì)暴風(fēng)雨的時(shí)候，它們無(wú)法像動(dòng)物一樣可以為自己找一個(gè)藏身之所。所以，要想在各種無(wú)法預(yù)知的惡劣環(huán)境中生存下去，需要通過(guò)自己獨(dú)特的感觀功能來(lái)“感覺(jué)”身邊的世界，并對(duì)各種環(huán)境變化作出相應(yīng)的反應(yīng)。當(dāng)有草食性動(dòng)物靠近或遭遇害蟲(chóng)襲擊時(shí)，它們甚至還能發(fā)出氣味和聲波，及時(shí)向附近的其他“植物朋友們”發(fā)出警報(bào)！

視覺(jué)：無(wú)眼，但能“看到”各種光

植物也能“看見(jiàn)”東西嗎？科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，其實(shí)像人類一樣，植物也能“看見(jiàn)”光。與人類的眼睛具有光感受器相似，植物的枝干和葉子上也有屬于它們自己的光感受器。它們不但能區(qū)分紅光和藍(lán)光，甚至還能“看到”人類無(wú)法看到的波長(zhǎng)，譬如光譜中的紅外光和紫外光。植物還能“看到”光的來(lái)源方向，并據(jù)此判斷光照的時(shí)長(zhǎng)。達(dá)爾文早就發(fā)現(xiàn)，如果植物渴望陽(yáng)光照耀，它們的枝莖就會(huì)向光線方向彎曲。植物的光合作用可利用陽(yáng)光能量將二氧化碳和水轉(zhuǎn)成糖分，所以植物需要探測(cè)光線來(lái)源以便制造“食物”。

植物的細(xì)胞膜中有一種對(duì)藍(lán)光非常敏感的向光素，而植物葉子中存在一種光敏色素，則對(duì)紅光相當(dāng)敏感。光敏色素類似于“光控開(kāi)關(guān)”：當(dāng)植物被紅光照耀時(shí)，光敏色素會(huì)轉(zhuǎn)換到可以探測(cè)紅外光線的模式；當(dāng)植物被紅外光線照耀時(shí)，它會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)換到可以探測(cè)紅光的模式。這一功能使得植物可以像人類一樣“日出而作，日落而息”。比如，傍晚時(shí)分，當(dāng)植物探測(cè)到大量紅外光線后，它就開(kāi)始“休息”；次日早晨太陽(yáng)升起后，探測(cè)到了紅光的植物就會(huì)蘇醒過(guò)來(lái)進(jìn)行光合作用。

植物的向光素和光敏色素與動(dòng)物眼中的光感受器完全不同，盡管它們都是由同一種蛋白質(zhì)構(gòu)成。該蛋白質(zhì)和一種能夠吸收光線的化學(xué)物質(zhì)有關(guān)。不過(guò)，動(dòng)物和植物仍有一種共享的光感受器，那就是隱花色素。動(dòng)物細(xì)胞中的隱花色素可以感受藍(lán)光和紫外光，并用這一信號(hào)調(diào)整生物鐘和生物周期節(jié)律，而植物則可以通過(guò)隱花色素感受到的信號(hào)來(lái)調(diào)整葉子的變化和光合作用。

觸覺(jué)：作出獨(dú)特反應(yīng)

科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，植物顯然也具有觸覺(jué)。風(fēng)吹過(guò)樹(shù)枝、小蟲(chóng)爬過(guò)葉面、藤蔓纏上枝梢，樹(shù)木其實(shí)都可以感覺(jué)到。植物甚至對(duì)氣溫的冷熱也有感覺(jué)，所以能對(duì)不同的天氣產(chǎn)生不同的反應(yīng)，譬如改變自己的生長(zhǎng)速度、調(diào)節(jié)水分使用量等。所有植物都具有觸覺(jué)，但觸覺(jué)最敏感的植物當(dāng)數(shù)食蟲(chóng)植物捕蠅草。當(dāng)一只蒼蠅、甲蟲(chóng)或一只小青蛙爬過(guò)它的葉子時(shí)，捕蠅草葉片能夠迅速關(guān)閉，將蟲(chóng)子困在里面。捕蠅草知道什么時(shí)候該關(guān)閉葉子，因?yàn)樗芨杏X(jué)到蟲(chóng)子爬到的位置。

事實(shí)上，捕蠅草感知蟲(chóng)子在它葉面上爬過(guò)的方式和人體感知一只蒼蠅爬過(guò)手臂的方式驚人的相似。當(dāng)人體皮膚的觸覺(jué)接受器感覺(jué)到昆蟲(chóng)的運(yùn)動(dòng)后，就會(huì)立即激活一個(gè)電流信號(hào)。該信號(hào)通過(guò)神經(jīng)抵達(dá)大腦，讓大腦知道蒼蠅的存在并迅速作出反應(yīng)。同樣，當(dāng)一只蒼蠅觸碰到捕蠅草葉子上的刺毛時(shí)，也會(huì)引發(fā)一個(gè)電流信號(hào)穿過(guò)葉子，并激活葉子細(xì)胞膜上的離子通道和“封閉開(kāi)關(guān)”，使葉子在不到0.1秒的時(shí)間內(nèi)迅速關(guān)閉，將“小獵物”困在里面。

盡管大多數(shù)植物的反應(yīng)不會(huì)這么快，但它們感覺(jué)外部觸覺(jué)刺激的方式都和捕蠅草相似。不過(guò)讓科學(xué)家最感興趣的是，植物和動(dòng)物的觸覺(jué)都使用相同的蛋白質(zhì)來(lái)感知外部世界。這些“機(jī)械性刺激感受器”嵌在細(xì)胞膜中。當(dāng)感受到外部壓力的刺激時(shí)，它們會(huì)讓帶電離子穿過(guò)細(xì)胞膜，在細(xì)胞內(nèi)部和外部形成一個(gè)不同的電荷，從而產(chǎn)生一個(gè)電流信號(hào)。當(dāng)然，植物不像動(dòng)物那樣有一個(gè)大腦可以翻譯處理這些電子信號(hào)，但仍然能通過(guò)自己獨(dú)特的方式來(lái)對(duì)這些觸覺(jué)信號(hào)作出反應(yīng)。

嗅覺(jué)：靠接受器產(chǎn)生作用

許多動(dòng)物都利用靈敏的鼻子在大自然界中捕獵食物。事實(shí)上，一種名叫菟絲子的寄生藤堪稱是植物世界中的“嗅探犬”，因?yàn)樗彩峭ㄟ^(guò)嗅覺(jué)來(lái)尋覓食物的。菟絲子幾乎沒(méi)有大多數(shù)植物所擁有的葉綠素，所以它必須通過(guò)吸食其他植物的含糖樹(shù)汁來(lái)生存。平時(shí)，它必須通過(guò)嗅覺(jué)來(lái)尋覓“獵物”。它能根據(jù)不同植物散發(fā)出來(lái)的氣味區(qū)分哪些植物可以成為它的“獵物”，哪些植物身上有它最喜歡的“食物”，哪些植物是不健康的種類。其實(shí)，地球上的所有植物都具有嗅覺(jué)，只不過(guò)菟絲子的嗅覺(jué)更加靈敏罷了。我們都知道，動(dòng)物鼻子中的傳感器能夠辨別空氣中的氣味分子，而植物身上也具有一種接受器，能對(duì)揮發(fā)性化學(xué)氣味作出反應(yīng)。

科學(xué)家早就發(fā)現(xiàn)，將未成熟的水果放在乙烯氣體中，就會(huì)誘使它成熟。此外，所有成熟的水果都會(huì)散發(fā)乙烯氣味，并使未成熟的水果對(duì)該氣味作出反應(yīng)，加快自身的成熟速度。這種反應(yīng)能夠確保一塊田地中的水果都能大面積地幾乎同時(shí)成熟?？梢哉f(shuō)，乙烯是一種具有很多用途的植物激素，除了促使水果同時(shí)成熟外，還具有調(diào)節(jié)植物葉子顏色的作用。

除此之外，植物們還能通過(guò)散發(fā)氣味來(lái)互相進(jìn)行“交流”。譬如，當(dāng)一棵樹(shù)木遭到大批毛毛蟲(chóng)侵襲后，就會(huì)散發(fā)出一系列化學(xué)氣味，向附近的樹(shù)木發(fā)出警告。附近樹(shù)木聞到這種化學(xué)氣味警告后，就會(huì)迅速產(chǎn)生一些化學(xué)物質(zhì)，使它們的葉子變得相當(dāng)難吃，從而逃過(guò)毛毛蟲(chóng)的肆虐之劫。研究顯示，那些沒(méi)有遭遇害蟲(chóng)感染地區(qū)的樹(shù)木，并不會(huì)產(chǎn)生這些化學(xué)物質(zhì)。

味覺(jué)：感受器在根部

受到害蟲(chóng)侵襲的樹(shù)木能夠通過(guò)散發(fā)化學(xué)氣味的方式向附近的樹(shù)木發(fā)出警告。附近的樹(shù)木嗅到這種氣味后，就會(huì)作出相應(yīng)的“防衛(wèi)反應(yīng)”。事實(shí)上，樹(shù)木也具有味覺(jué)。當(dāng)樹(shù)木遭到大批害蟲(chóng)襲擊后，還會(huì)釋放出一種叫做茉莉酮酸甲酯的揮發(fā)性氣體。該氣體傳到附近樹(shù)木的葉子上后，并不會(huì)被樹(shù)木的嗅覺(jué)探測(cè)到。相反，它會(huì)在葉子中形成一種水溶性的茉莉酸，依附在細(xì)胞中的特殊接受器上，使樹(shù)葉通過(guò)味覺(jué)收到警告信號(hào)，產(chǎn)生“防衛(wèi)反應(yīng)”。就像我們舌頭的接受器能對(duì)各種不同的味覺(jué)分子產(chǎn)生反應(yīng)一樣，植物的味覺(jué)接受器也能對(duì)各種不同的揮發(fā)性分子產(chǎn)生反應(yīng)。

由于味覺(jué)涉及可溶性化學(xué)物，所以大多數(shù)植物的味覺(jué)接受器都位于它們被泥土和水分包圍的根部。一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)顯示，植物可以通過(guò)根部散發(fā)的化學(xué)信息來(lái)辨認(rèn)它們附近的“親戚”，甚至能和鄰居們進(jìn)行“根與根之間的交流”。如果一排植物探測(cè)到干旱信號(hào)，它們只需要1小時(shí)就能將警告信息傳遞給附近的“鄰居”和“朋友”，從而使它們及時(shí)關(guān)閉自己的氣孔，防止水分流失?？茖W(xué)家相信，這些警告信息顯然都是通過(guò)樹(shù)根和某種水溶性分子來(lái)互相進(jìn)行傳遞的。

聽(tīng)覺(jué)：音樂(lè)能使植物長(zhǎng)得更繁盛

許多人都相信植物具有聽(tīng)覺(jué)，譬如一些人認(rèn)為，如果對(duì)著花草、水果、蔬菜等播放悠揚(yáng)悅耳的古典音樂(lè)，它們就會(huì)長(zhǎng)得更加鮮艷和豐盛；如果對(duì)它們播放吵鬧不堪的重金屬音樂(lè)，它們的葉子則會(huì)變得枯萎、憔悴。而美洲印第安人更有一種古老儀式：每當(dāng)玉米要結(jié)棒子時(shí)，印第安婦女和老人就會(huì)到田間用商量的口吻和一株株玉米談話：“??！讓你的孩子——玉米種子們養(yǎng)活我的孩子吧！我也要讓我的孩子世世代代種玉米，養(yǎng)活你的孩子！”以求通過(guò)這種“談心儀式”獲得玉米大豐收。不過(guò)，這些植物能“聽(tīng)見(jiàn)”聲音的說(shuō)法并沒(méi)有得到可信的科學(xué)驗(yàn)證。

瑞士伯爾尼市植物科學(xué)學(xué)會(huì)的研究人員發(fā)現(xiàn)，植物或許真的可以“聽(tīng)到”其他植物發(fā)出的聲音。該科學(xué)學(xué)會(huì)的研究人員最近錄下了一些松樹(shù)和橡樹(shù)在干旱情況下發(fā)出的超聲波振動(dòng)?？茖W(xué)家相信，這些超聲波聲音可能是在向其他樹(shù)木發(fā)出信號(hào)，讓它們?cè)琰c(diǎn)兒為干旱作準(zhǔn)備。意大利佛羅倫薩大學(xué)國(guó)際植物神經(jīng)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家斯蒂法諾·曼庫(kù)索和他的同事正在對(duì)植物的聽(tīng)覺(jué)進(jìn)行高標(biāo)準(zhǔn)研究。最初的實(shí)驗(yàn)顯示，玉米的根部能夠感知特殊的振動(dòng)頻率。更令人驚訝的是，這些根甚至能夠自己產(chǎn)生聲波。endprint