植物不會(huì)說話，沒有感知？你要是這么想就落伍了。科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，植物可以通過化學(xué)信號(hào)嘰嘰喳喳，它們還有學(xué)習(xí)能力，數(shù)數(shù)的技能，而有的植物對(duì)某件事的記憶力可以長(zhǎng)達(dá)一個(gè)月！植物，沒那么簡(jiǎn)單。

  文 | 馬子頌 （德國(guó)馬普研究所生物學(xué)博士）

“如果有來(lái)生，要做一棵樹，站成永恒，沒有悲歡的姿勢(shì)。”三毛這首影響過無(wú)數(shù)文藝青年詩(shī)篇，骨子里流露出對(duì)樹的那么一絲“偏見”。樹真的只會(huì)一動(dòng)不動(dòng)地屹立在遠(yuǎn)方的地平線上或是擁擠在潮濕的雨林里，不諳世事地了此一生了么？事實(shí)上，科學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，植物懂交流，有記憶，甚至還會(huì)數(shù)數(shù)。這些能力，在動(dòng)物身上，被稱為認(rèn)知能力。

愛麗絲夢(mèng)游仙境時(shí)，曾遇到過一只抽著水煙的藍(lán)色毛毛蟲，抽煙抽得滿臉寫著享受，想必是煙草天蛾的后代了。尼古丁對(duì)昆蟲來(lái)說是種劇毒，以啃食煙草為生的煙草天蛾幼蟲卻生來(lái)就對(duì)尼古丁免疫。

煙草受到昆蟲襲擊時(shí)，會(huì)分泌尼古丁來(lái)御敵。但如果對(duì)方是煙草天蛾幼蟲，事情就是另一個(gè)邏輯了。煙草并不笨，根據(jù)唾液成分便能判斷出煙草天蛾幼蟲的身份，知道分泌再多的尼古丁也無(wú)濟(jì)于事，何必再負(fù)隅頑抗耗費(fèi)能量呢！從種群水平來(lái)講，煙草天蛾幼蟲的存在也不全是壞事，至少這些成蟲們會(huì)辛勤地給煙草授粉。面對(duì)威脅，煙草還有另一套備用的防御系統(tǒng)：葉子破損之后分泌出來(lái)的化學(xué)物質(zhì)能夠吸引捕食螨來(lái)吃掉侵略者。這是三營(yíng)養(yǎng)級(jí)關(guān)系的一個(gè)典型例子。

煙草的例子給了我們很多啟示。植物是如何判斷誰(shuí)在啃食他們的葉子的？如何記住這些威脅并加以應(yīng)對(duì)的？又是如何向第三方尋求幫助的？隨著人們對(duì)植物化學(xué)信號(hào)傳遞有了深入的了解后，這些問題也有了答案。

1、植物化學(xué)信號(hào)交流

植物既不會(huì)開口說話，也聽不見熱情園丁對(duì)它們的評(píng)頭論足。但在過去30年中，人們陸續(xù)發(fā)現(xiàn)植物可以通過化學(xué)信號(hào)彼此交流。1983年，美國(guó)西雅圖華盛頓大學(xué)的David Rhoades發(fā)現(xiàn)，當(dāng)一棵柳樹被昆蟲襲擊，其他鄰近的柳樹會(huì)就進(jìn)入一種積極防御模式。他推測(cè)，遇襲柳樹散播到空氣中的信號(hào)分子起到了預(yù)警的作用。這個(gè)假設(shè)同年被研究楊樹的科學(xué)家也證實(shí)了。David Rhoades被稱為是植物交流領(lǐng)域“未被承認(rèn)的先驅(qū)”。據(jù)傳，當(dāng)時(shí)他的這些想法所招致的質(zhì)疑聲，使他被迫放棄了科研這條道路。

加州大學(xué)戴維斯分校的生態(tài)學(xué)家Richard Karban和同事最近發(fā)布了一份關(guān)于山艾樹特有揮發(fā)物的詳細(xì)研究結(jié)果。他們發(fā)現(xiàn)，植物預(yù)警信號(hào)的化學(xué)型存在著特征和遺傳差異，相同或相近化學(xué)型預(yù)警信號(hào)可以帶來(lái)更有效的保護(hù)。

除了釋放化學(xué)信號(hào)來(lái)保護(hù)同類，植物還會(huì)用化學(xué)信號(hào)來(lái)欺騙昆蟲。通過性欺騙來(lái)誘使昆蟲授粉的例子比比皆是。各大洲的蘭花不約而同地進(jìn)化出了通過模擬雌性昆蟲費(fèi)洛蒙來(lái)吸引雄性昆蟲的技能。雄性昆蟲“性”致勃勃地來(lái)給花兒授粉，完事兒了才感覺好像哪里有點(diǎn)不對(duì)。以鐵錘蘭為例，用來(lái)欺騙授粉者的信號(hào)分子是烷基吡嗪和羥甲基吡嗪。同時(shí)，它的花也凹成了嘴唇的造型，模仿雌性黃蜂的外形。

馬兜鈴屬中的一些花聞起來(lái)有股腐爛肉體的惡臭，而能被這種惡臭所吸引的，放眼望去也只有蒼蠅了。以圓葉馬兜鈴為例，它揮發(fā)出來(lái)的味道人類的鼻子是察覺不到的，但對(duì)蒼蠅有著特殊的吸引力。這些蒼蠅平時(shí)以昆蟲尸體的分泌物為食。圓葉馬兜鈴就是通過模擬這種分泌物的臭味來(lái)吸引這些蒼蠅的。

2、根與地下世界

植物交流除了通過空氣中的化學(xué)信號(hào)，還有一種我們平時(shí)看不見的渠道，那就是深埋于地表下的植物根系。它是植物與環(huán)境之間重要的交流通道。德國(guó)科學(xué)家Lorenz Hiltner第一個(gè)認(rèn)識(shí)到根系附近環(huán)境的重要性，他在1904年提出了“根際”的概念。一個(gè)多世紀(jì)過去了，現(xiàn)如今成為了植物學(xué)中最熱門的領(lǐng)域之一。

地下世界里，植物與各個(gè)物種也頻繁地交流著。近年來(lái)，宏基因組學(xué)（又稱微生物環(huán)境基因組學(xué)）的研究使得研究人員可以從基因組水平上認(rèn)識(shí)根際微生物。這些微生物的存在對(duì)植物的生長(zhǎng)起著重要的作用。植物通過代謝來(lái)為根際微生物提供物質(zhì)保障。作為回報(bào)，這些微生物也會(huì)提供形形色色的服務(wù)來(lái)幫助植物生長(zhǎng)?？茖W(xué)家試圖用經(jīng)濟(jì)學(xué)原理去分析和解釋這種“地下交易”模式。

對(duì)根際交流所涉及的化合物進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)小到像擬南芥這樣的植物都能向土壤中釋放100多種化合物。

植物可以通過纏繞的根網(wǎng)來(lái)和鄰居交流，還通過根來(lái)哺育后代，或是維持樹樁的生命。當(dāng)受到威脅時(shí)，比如干旱或者病害，植物可以通過根來(lái)交換信息。

3、記憶與數(shù)數(shù)

交流也許是植物最重要的信息處理功能，但絕對(duì)不是唯一的。佛羅倫薩大學(xué)的Stefano Mancuso將可憐的含羞草反復(fù)地往地上摔。被摔過60次之后的含羞草竟也“麻木”了，再摔葉子也不會(huì)收縮了。這個(gè)記憶甚至可以保留長(zhǎng)達(dá)1個(gè)月的時(shí)間。同時(shí)，它對(duì)其他形式的“驚擾”依然保持敏感，例如觸碰或者搖晃。這說明，植物可以記住某類事件，甚至還學(xué)會(huì)了去忽略。另有研究人員用研究動(dòng)物行為的方法來(lái)分析植物的記憶，發(fā)現(xiàn)在光照不足的環(huán)境下，植物的學(xué)習(xí)和記憶能力會(huì)提高很多。這一點(diǎn)跟我們考試前爭(zhēng)分奪秒抱佛腳的狀態(tài)很是雷同啊。

維納斯捕蠅草絕對(duì)是植物界的智慧女神雅典娜，因?yàn)樗谷粫?huì)數(shù)數(shù)。在維納斯捕蠅草捕蟲夾的內(nèi)表面上，分布著好幾根剛毛。在剛毛被碰觸時(shí)，捕蠅草就開始計(jì)數(shù)了。捕蠅草會(huì)根據(jù)收到刺激信號(hào)來(lái)做出反應(yīng)。當(dāng)剛毛被碰到1次時(shí)，捕蠅草也會(huì)思考這是不是偽信號(hào)，所以并不會(huì)急著做出反應(yīng)。在15-20秒內(nèi)，當(dāng)剛毛被碰到第二次后，捕蠅草就會(huì)立即行動(dòng)，瞬間關(guān)上捕蟲夾。在關(guān)閉捕蟲夾后，獵物掙扎時(shí)觸碰剛毛次數(shù)越多，捕蠅草就會(huì)分泌越多的酸液和消化酶，直至獵物被完全消化。這種反應(yīng)方式可以使植物不會(huì)因?yàn)殄e(cuò)誤的信號(hào)而浪費(fèi)能量。

究竟是“桃李無(wú)言”還是“落花有意”，植物到底有無(wú)意識(shí)和情感，目前還無(wú)法給出確定的答案，但肯定的是，植物沒我們想象的那么簡(jiǎn)單?，F(xiàn)在的你，了解了嗎？相信有更多的觀察與研究，我們也可以擁有所羅門王的指環(huán)，無(wú)障礙了解植物們的對(duì)話啦！

轉(zhuǎn)載自饒毅、魯白、謝宇主編的《知識(shí)分子》