矮牽牛：假扮牽牛的茄子兄弟

史軍

在認(rèn)識(shí)世界的道路上，有個(gè)必備的小技能，那就是分類。水里游的、天上飛的、地上跑的，誰跟誰一家，誰同誰親近，統(tǒng)統(tǒng)按照形態(tài)結(jié)構(gòu)分門別類。人們常說“物以類聚，人以群分”，不過，這外貌相似的未必就是同一家子的生物，很多時(shí)候只是生活方式相近而已。

從初夏開始，花壇中會(huì)活躍著一些異常靚麗的“喇叭花”，花的顏色非常豐富，紅的、紫的、紅白相間的等等。只是，這些“喇叭花”與正版的喇叭花——牽牛有很大的區(qū)別，它們的個(gè)頭很矮，也沒有牽牛那樣的藤蔓，更不會(huì)順著竹竿籬笆蔓延而上。但就裝點(diǎn)效果而言，這些矮個(gè)子“喇叭花”平鋪展開后，如同花毯一樣，一點(diǎn)不比正版的遜色。這些“喇叭花”有個(gè)通俗的名字，就是矮牽牛。

假扮牽?；ǖ那炎有值?/p>

矮牽牛雖然跟牽牛只有一字之差，但卻是截然不同的植物，就好像睡蓮不是蓮，玫瑰茄也不是茄一樣。它們有相似的名字，只是因?yàn)殚L得相似而已。其實(shí)，矮牽牛的正名是碧冬茄，是茄科家族的成員，論輩分，倒是跟土豆、茄子、西紅柿是一大家子的。至于我們平常所說的牽?；ǎ强墒切频某蓡T，是與紅薯、空心菜同屬一個(gè)家族的。

與很多出色的茄科植物一樣，碧冬茄的老家在南美洲，其拉丁屬名（Petunia）就來自于當(dāng)?shù)氐膱D皮-瓜拉尼語族，意思是煙草。其實(shí)，煙草、土豆、茄子、西紅柿都是從南美洲走出的改變世界的植物，所以不得不感嘆，南美洲真是一個(gè)茄科植物的樂園。如今，矮牽牛也不甘示弱，因?yàn)槟秃的蜔?，花期超長，它毫無懸念地成為世界各地稱霸夏日花壇的重要物種。

還有令人稱奇的一點(diǎn)，人們常常栽培的矮牽牛其實(shí)是一個(gè)雜交種，但是到今天，已經(jīng)很難確認(rèn)栽培矮牽牛的親本究竟是誰，這是因?yàn)榘珷颗５姆N間雜交完全不存在障礙，并且在確定各個(gè)物種的分類關(guān)系之前，它們就已經(jīng)有非常廣泛的雜交了。目前較為通行的觀點(diǎn)是，矮牽牛是野生的直立性腋生矮牽牛（P. axillaris）和匍匐性青紫矮牽牛（P. integrifolia）的雜交后代。

從1835年，第一種矮牽牛商業(yè)栽培品種出現(xiàn)，到1965年時(shí)，已經(jīng)發(fā)展到436個(gè)品種。目前，按照矮牽?；ǖ拇笮『椭匕晏匦?，人們通常將它們分為大花單瓣類、豐花單瓣類、多花單瓣類、大花重瓣類、重瓣豐花類、重瓣多花類和其他類型。但是萬變不離其宗的是，矮牽?；ǘ涞幕拘螒B(tài)都是類似的，圓圓的花冠和長長的花冠管就是它們的身份證明。那么，這種茄科植物為什么與沒有親緣關(guān)系的牽牛長得這么像呢？

長相相似源于趨同進(jìn)化的壓力

矮牽牛之所以與牽牛長得極為相似，主要是因?yàn)樗鼈兠鎸Φ纳姝h(huán)境，特別是傳粉者的環(huán)境是類似的，這種現(xiàn)象，就是生物學(xué)上所說的趨同進(jìn)化。

簡單來說，就是完全沒有親緣關(guān)系的物種，因?yàn)橄嗨频纳瞽h(huán)境，最終有了相似的身體結(jié)構(gòu)。這其中最出名的，就是大白鯊和虎鯨，前者是魚，而后者是哺乳動(dòng)物，但是這并不妨礙它們長得幾乎一模一樣：都擁有流線型的身體、減少阻力的皮膚以及適應(yīng)于劃水的鰭和肢體。出現(xiàn)這種共同外貌絕非偶然，是共同的海洋水生環(huán)境造就了它們相似的身體結(jié)構(gòu)。

至于矮牽牛和牽牛，其實(shí)也經(jīng)歷了類似的變化和選擇，這種選擇，來自于為它們傳播花粉的動(dòng)物。很多植物都有自己專屬的傳粉幫手，這樣的好處是顯而易見的。首先，這些動(dòng)物會(huì)在同種植物之間穿梭，大大提高傳播花粉的精確性，避免花粉浪費(fèi)在其他不合適的花朵之上；再者，特化傳粉的效率也會(huì)更高，在固定時(shí)間內(nèi)，可以讓更多的花朵受益。這就是傳粉者特化的現(xiàn)象。

要保證有特化的傳粉者，就需要一些特別的適應(yīng)性組合，比如矮牽牛和牽牛吸引的，主要是蛾類和蝶類等鱗翅目昆蟲以及蜂鳥。它們那根長長的花冠管，就是為這些長嘴巴食客準(zhǔn)備的，只有嘴巴夠長的蛾子和蝴蝶，才能從中吸取花蜜，完全斷了蠅類、蜂類這些昆蟲“偷嘴”的念想。

在選擇特化傳粉者時(shí)，顏色也是一個(gè)重要的標(biāo)準(zhǔn)。對于庭院中的矮牽牛來說，花朵顏色就是它們?yōu)樯娑鴳?zhàn)的旗幟和招牌。這些招牌并非是為了取悅?cè)祟?，而是為了吸引那些可以幫助矮牽牛傳粉的?dòng)物。這些家伙對花的顏色可是很挑剔的，因?yàn)樗鼈儗︻伾母杏X跟我們是不同的。比如，蜜蜂喜歡黃色和藍(lán)色，而蝴蝶更傾向于白色和紅色，至于蜂鳥，則只鐘情于火紅的顏色。所以，要吸引到足夠的且合適傳粉的勞動(dòng)力，就必須選對花瓣的顏色，如果你想用純紅色的花朵來吸引蜜蜂，那就只會(huì)落得“門庭冷落，獨(dú)自飄零”了。從一定程度上來說，花瓣的顏色也是植物演化歷程中留下的印記。

當(dāng)然，矮牽牛不僅是人類了解花朵顏色和基因關(guān)系的重要材料，也是我們打開植物基因?qū)殠斓囊话颜滟F的鑰匙。如今，人類已經(jīng)可以在矮牽牛身上練習(xí)“調(diào)色”了呢！

花色因何而變？

矮牽牛比較容易再生，通過培養(yǎng)組織和細(xì)胞，都能獲得完整的植株；而且它的生活周期短，可使檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果所需的時(shí)間縮短；再加上矮牽牛的遺傳背景清晰（只有兩組共14條染色體），且又是一種重要的花卉，所以，矮牽牛成為實(shí)驗(yàn)室的寵兒，也就不奇怪了。

從原理上改變花的顏色并不困難，只要將花青素、類胡蘿卜素、葉綠素調(diào)配好，就能得到想要的顏色。但是實(shí)際在實(shí)驗(yàn)中操作起來，還是有些困難的。首先，花瓣里得有裝配花色素所需的“原料”，比如紅色的芍藥花素就需要一種叫作查爾酮的“原料”。不過，有原料還不夠，還要構(gòu)建出新的“色素生產(chǎn)流水線”。要知道，一個(gè)表現(xiàn)顏色的花青素單元，是由花青素苷、葡萄糖集團(tuán)、金屬離子、有機(jī)酸基團(tuán)等“小零件”組成的，也就是整條“流水線”要絲毫不差地進(jìn)行裝配，才能得到我們想要的花朵顏色。

目前為止，我們有幾種辦法來改變矮牽牛的基因，其中之一就是通過轉(zhuǎn)基因的方法，把其他植物的色素基因轉(zhuǎn)錄進(jìn)矮牽牛的細(xì)胞之中。例如，1985年，最早獲得的轉(zhuǎn)基因矮牽牛，就是把玉米的顏色基因?qū)氚咨珷颗Ｖ?，讓它們開出了淡紫色的花朵。要想改變矮牽?；ǘ涞念伾ǔＪ鞘褂棉r(nóng)桿菌這種微生物。科研人員很早就注意到，農(nóng)桿菌帶有一種叫質(zhì)粒（把新的基因插入植物中去的重要工具）的小型閉合環(huán)狀DNA，與通?！版溩印蹦拥腄NA不同，環(huán)狀DNA可以自行復(fù)制，也可以插入DNA長鏈之中。利用這一特性，質(zhì)粒就變成了基因的“運(yùn)輸車”和“注射器”。

鼎鼎大名的

茄科實(shí)驗(yàn)植物

實(shí)際上，在實(shí)驗(yàn)室中活躍的茄科植物遠(yuǎn)不止矮牽牛，它的茄科植物兄弟煙草也是實(shí)驗(yàn)室中鼎鼎大名的實(shí)驗(yàn)植物。

今天，在各大遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)室中，都有煙草在活躍，因?yàn)闊煵萦兄厥獾哪芰ΑＪ紫?，煙草特別容易被病毒或者細(xì)菌感染，在感染的過程中，這些病毒和細(xì)菌攜帶的DNA可以很輕松地插入到煙草的DNA中去。簡單來說，就是煙草的DNA很容易被我們修改。

不過，只是容易修改還不夠，因?yàn)檫@種修改通常是針對少數(shù)細(xì)胞甚至是單個(gè)細(xì)胞進(jìn)行的，所以在修改完成之后，這些細(xì)胞還要能長成完整的植物體并開花結(jié)果，把修改的基因變成可見的結(jié)果（比如抗蟲、抗旱等等）。雖然，幾乎所有的植物都擁有這種被稱為“細(xì)胞全能性”的能力，但是不同植物的這種能力有強(qiáng)有弱，而煙草恰恰就是其中的強(qiáng)者，接受改造后的煙草細(xì)胞，很容易就能長成完整的煙草植株。

很難想象，在矮牽牛這種常見的庭院花卉背后，還有那么多讓人腦洞大開的故事，而這些故事，又是人類探索生命奧秘的坎坷歷程的不凡見證。相信在這些“冒牌”牽?；ǖ纳砩?，還有很多未知的秘密，等著大家一起去探索。

煙草染病實(shí)驗(yàn)開啟了病毒研究新紀(jì)元

1886年，德國人麥爾把患病煙草葉片榨成汁，注射進(jìn)了健康煙草，不出意料，健康煙草也患上了花葉病。這個(gè)實(shí)驗(yàn)說明，花葉病確實(shí)是由病原微生物導(dǎo)致的。為了弄清楚這種病原微生物究竟是什么？之后，科學(xué)家又用細(xì)菌不能通過的濾網(wǎng)來過濾患病煙草的汁液，結(jié)果這樣的汁液依然可以讓健康煙草患病。這時(shí)，人們才意識(shí)到，搞怪的其實(shí)是一種比細(xì)菌還小的微生物，這種微生物要依靠活的細(xì)胞進(jìn)行繁殖。于是，這成為了病毒研究的起點(diǎn)，也讓人類在對抗流感、HIV的戰(zhàn)爭中看到了些許曙光。