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現(xiàn)代研究顯示，植物也有嗅覺、聽覺，當(dāng)它們陷于困境時(shí)會(huì)作出防御，還能提醒周圍的植物，它們甚至還擁有不同類型的記憶。有科學(xué)家認(rèn)為，植物也是復(fù)雜的生物體，過著豐富而感性的生活。
人類能否預(yù)計(jì)未來，進(jìn)行人生規(guī)劃？我想答案應(yīng)該是否定的。
但有一種生長(zhǎng)在美國(guó)西北部的植物盾葉鬼臼卻可以根據(jù)對(duì)天氣特征的估計(jì)，計(jì)劃未來兩年的生長(zhǎng)狀況。
這些看似靜默的小生命卻擁有如此強(qiáng)大的感知和預(yù)知能力，實(shí)在讓人跌破眼鏡！有科學(xué)家認(rèn)為人們看不到植物移動(dòng)，并不意味著在植物體中沒有一個(gè)豐富的、動(dòng)態(tài)的、多元的世界。難道無聲的植物們真的擁有自己獨(dú)特的表達(dá)方式，只是我們從未察覺罷了？
本期科技之謎將攜手中國(guó)科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所植物基因組學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室謝旗研究員，共同探尋植物世界的奧秘。
植物“思維活躍”
已逝植物遺傳學(xué)家、諾貝爾獎(jiǎng)得主芭芭拉·麥克林托克稱植物細(xì)胞“具有思想性”，而達(dá)爾文曾經(jīng)也寫過有關(guān)根尖“大腦”的文章。看來，植物具有“意識(shí)”這個(gè)疑問早就被科學(xué)家們提出，但植物真的存在“意識(shí)”嗎？該怎樣科學(xué)合理的解釋呢？
植物基因組學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室謝旗研究員說：“植物與動(dòng)物是不同的，動(dòng)物主要是通過神經(jīng)細(xì)胞，植物體內(nèi)沒有神經(jīng)組織，所以不會(huì)像動(dòng)物那樣擁有意識(shí)。雖然沒有意識(shí)，但是植物擁有所有生命體共同的生命特征，那就是趨利避害的特性。這種特性可以讓植物對(duì)外界環(huán)境的改變做出反應(yīng)。但這種反應(yīng)通常是隱性的，不容易觀察到。”
提到動(dòng)物的“意識(shí)行為”，我們不免想到含羞草。它在受到外界刺激的時(shí)候會(huì)把葉片瞬間收攏，這種看似帶有“意識(shí)性”的舉動(dòng)該如何解釋呢？
“它主要是因?yàn)橹参锛?xì)胞中鉀跟氯離子的平衡受刺激后被打破，導(dǎo)致葉片中的水分通過莖流入植物根部，葉子細(xì)胞組織的張力下降至葉下垂。”謝旗研究院說：“植物的這些能瞬間做出的反應(yīng)，和動(dòng)物的神經(jīng)系統(tǒng)的反射完全不同，你可以把植物的這種瞬間做出的動(dòng)作理解為植物進(jìn)化出來的一種“機(jī)械式”的機(jī)關(guān)。好比老鼠夾子，你一動(dòng)它就夾上了。專業(yè)的來說叫信號(hào)傳導(dǎo)。信號(hào)傳導(dǎo)有兩種，其中一種是受到外界環(huán)境刺激，細(xì)胞的活動(dòng)快速反應(yīng)造成植物體內(nèi)發(fā)生生理變化；還有一種是通過基因的表達(dá)和蛋白的產(chǎn)生而做出變化，這種反應(yīng)需時(shí)較長(zhǎng)。我們應(yīng)該將思考與信號(hào)處理分開來看，不能混淆。”
植物“性情迥異”
之前有科學(xué)家做過實(shí)驗(yàn)：從同一個(gè)母體植物上切下來的兩個(gè)切片或從同一個(gè)母體植物上克隆的兩株小植物，即使在相同條件下對(duì)它們進(jìn)行培育，它們也會(huì)表現(xiàn)各異。
對(duì)于這種生長(zhǎng)差異，謝旗研究院說：“這里就要提到“表觀遺傳學(xué)”。其中一項(xiàng)便是植物的生長(zhǎng)可以隨著環(huán)境的變化來進(jìn)行自我調(diào)控。比如我們將同一種植物一南一北的種植，那么植物生長(zhǎng)的大小便會(huì)存在差異。外界的環(huán)境會(huì)調(diào)控植物基因表達(dá)，從而植物所產(chǎn)生的蛋白不同、代謝不同，最后造成外觀上的差異。”
原來植物的生長(zhǎng)差異是因?yàn)橹参锏淖兓艿綔囟取⒐庹諘r(shí)間以及生長(zhǎng)地土壤性質(zhì)的影響。謝旗研究員說：“光是植物生長(zhǎng)發(fā)育的主要環(huán)境影響因素之一，而且是作物產(chǎn)量的重要決定因子。植物幾乎能夠感受各種層次的光，包括光照方向、光照持續(xù)時(shí)間、光量度以及光的波長(zhǎng)；而植物的生長(zhǎng)和繁殖要在一定的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行。在此溫度范圍的兩端是最低和最高溫度。低于最低溫度或高于最高溫度都會(huì)引起植物體死亡，不同的溫度環(huán)境也會(huì)導(dǎo)致植物形態(tài)上的差異；此外，土壤性質(zhì)的一些差異也會(huì)引起植物的生長(zhǎng)發(fā)育的變化。”
植物“記憶豐富”
美國(guó)的測(cè)謊專家巴克斯特曾做過一個(gè)實(shí)驗(yàn)，在植物葉子上接上了一個(gè)測(cè)謊器的電極。為了證明植物具有記憶力，巴克斯特將兩棵植物并排放入—間屋內(nèi)。然后讓六個(gè)人穿著一樣的服裝。戴著面罩，從植物前面走過。其中一個(gè)人將植物毀壞。之后，再讓他們從植物前面走過，當(dāng)那個(gè)毀壞植物的人經(jīng)過時(shí)，記錄紙上出現(xiàn)了強(qiáng)烈反應(yīng)的記錄。
植物何以有如此靈敏的神經(jīng)系統(tǒng)和復(fù)雜的反應(yīng)行為？難道它真有一個(gè)“記憶庫”嗎？
通過巴克斯特的實(shí)驗(yàn)，科學(xué)家們得出結(jié)論：那是一種名叫茉莉酮酸的化學(xué)物質(zhì)在起作用。植物激素把植物體內(nèi)的亞麻酸轉(zhuǎn)化成為茉莉酮酸。這是一種類似動(dòng)物體內(nèi)的前列腺素的化學(xué)物質(zhì)。
謝旗科學(xué)家解釋說：“植物受到外界刺激時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一種或多種激素，同外界物質(zhì)會(huì)釋放一些我們?nèi)庋鬯荒苡^察到的化學(xué)物質(zhì)，因而激起植物的一些化學(xué)變化，然后植物就會(huì)產(chǎn)生一些芳香味的化合物，而這些化合物就會(huì)揮發(fā)在空氣當(dāng)中，作為一種植物間互相聯(lián)絡(luò)的信號(hào)。”
植物“社交廣泛”
在美國(guó)華盛頓大學(xué)的生態(tài)學(xué)家發(fā)現(xiàn)，在一片柳樹林中，一旦某一棵樹遭受蟲害，其新葉中的石炭堿的分泌量就會(huì)大量增加，以降低新葉對(duì)害蟲的適應(yīng)性，從而保護(hù)自己，減少蟲害，而在這棵遭受蟲害的柳樹周圍約70米范圍的其他柳樹葉片中的石炭堿含量，均有不同程度的增加，而且越靠近被害之樹，葉片中的石炭堿濃度越高。
一項(xiàng)最近的研究顯示，植物之間的交流，可以通過在根與根之間傳遞信號(hào)。
而這些另類的交流方式“歸根到底還是因?yàn)榇碳?dǎo)致植物激素或其它次生產(chǎn)物的產(chǎn)生、釋放和鄰里植物的接收及響應(yīng)”。
謝旗研究員說：“植物的交流主要還是依靠于激素或其它次生產(chǎn)物的分泌，植物激素會(huì)散發(fā)在空中，就會(huì)導(dǎo)致旁邊的植物會(huì)相應(yīng)植物激素。同一個(gè)植物受到一次干旱以后，它就會(huì)產(chǎn)生一種適應(yīng)于干旱的植物激素，做好下一次干旱來臨時(shí)的對(duì)應(yīng)措施。簡(jiǎn)單說就是植物基因的相關(guān)表達(dá)加快或降低，有了適應(yīng)性。與相鄰的植物的交流傳導(dǎo)，主要是因?yàn)樗诿鎸?duì)干旱的時(shí)候會(huì)相應(yīng)的分泌一些植物激素。比如我們現(xiàn)在噴讓果實(shí)成熟的乙烯，也是根據(jù)外界的刺激會(huì)讓植物蛋白發(fā)生變化這一原理來進(jìn)行的。”
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