智慧的植物

植物智慧11例

树木无脚却会动

大树固然扎根于土壤，实际上却是动作不断，但光凭肉眼看不见。生物物理学家借助粒子加速器，并依靠专为研究流体力学而开发的图像处理技术，已经能够实时追踪植物在细胞层面、甚至分子层面的运动状态，从而将树木的一举一动巨细靡遗尽收眼底。他们发现，树干细胞利用自身内部压力，一刻不停地伸展或收缩，以矫正树干姿态。东京大学的布吕诺•克莱尔（Bruno Clair）通过测量树木细胞壁纤维素构成的网状结构，证明网间距（即两个细胞之间的空距）随着压力变化扩大或缩小（见图表）。这样一来，细胞壁就起到了肌肉的作用。“我们过去一直将树木的运动机能与生长过程混为一谈，忽视了树木其实也会动。”布吕诺•克莱尔指出，“树木不仅会抽芽蹿高，还能闪转腾挪，以适应环境。”

植物生来是平衡高手

生物学家早在上世纪90年代发现树木有“内耳”时，就已经惊讶得无以复加：有些树木细胞里含有的淀粉颗粒会在重力作用下移动位置，以此告诉树木长歪了。法国农业科学研究院（INRA）的布吕诺•穆利亚（Bruno Moulia）和他的研究团队进一步证明，非但如此，树木还能知道自身的形状。生物物理学从最下方扭曲11种植物，并施加轻重不等的作用力，观察它们的反应，结果发现，单凭重力反馈的信息尚不足以保证植株笔直生长。“底部被扭曲的嫩芽无法完全挺直，因为根部迫使它抬不起腰来。”布吕诺•穆利亚指出，“感知重力的细胞会持续发出信号，督促它改变姿势。”如果树木只能感应到重力，那么它会从头到脚不停摇摆，挣扎着尽力挺直，但永远不会得逞。可是，实验中这些植株都能迅速找到一个平衡点，将曲线部分保留在底部端（见图表）。原来，树木浑身都是能够衡量树干倾斜角度变化的感受器，它们沿着树干切面的半径方向接力传递信息，使树木能够感受到自己局部的弯折。“我们发现这一现象时惊叹不已。”布吕诺•穆利亚介绍道，“植物进化出了根据局部知觉来控制整体动态的方法，这大大出乎我们的意料！”

烟叶会搬救兵

有些植物遭受昆虫袭击时，会向入侵者的天敌释放化学信息，请求它们来充当保镖。伊恩•鲍德温对野生渐狭叶烟草（Nicotiana attenuata）大战毛虫很有发言权。他的团队证明，这种烟叶释放出HIPV（虫害诱导植物挥发物），能够提高长蝽（Geocoris）的捕猎效率，而毛虫正是长蝽的盘中美餐。一旦敲除HIPV的编码基因，烟叶上的寄生虫就会增加一倍，繁殖能力则下降一半，与不受长蝽保护的烟草相差无几。另外，渐狭叶烟草还有其他防御手段。当烟草天蛾毛虫在其叶片上孵化时，渐狭叶烟草向它们供奉一种富含O－酰基糖的美味毛状体。然而这是一个陷阱！因为毛虫吃下后会散发出一种很特别的味道（见图表），不仅吸引大批长蝽“闻风而至”，其排泄物还为收获蚁（Pogonomyrmex）留下线索，按“味”索骥将它们一网打尽。

植物也能独自迎敌

我们早就知道，刺槐或杨树被反刍类动物啃食时，会分泌出令它们倒胃口的丹宁酸。不过，植物还是把主要的下毒精力放在了食草昆虫上，那才是它们所要共同面对的敌人。伊恩•鲍德温经过20年的潜心研究，发现渐狭叶烟草在遭到侵犯时，会动用近950种化学武器。有些成分我们耳熟能详，比如效力强劲的尼古丁能够让昆虫和脊椎动物的肌肉瘫痪，但对大部分毒素的功能我们一无所知。马普化学生态研究所的科学家斯文•海林（Sven Heiling）最近又发现了一个新族类，对付已能耐受尼古丁的烟草天蛾十分有效。它叫二萜葡糖苷，据我们所知没有任何毒性……为弄清它们的作用，研究人员去除了它的编码基因，结果观察到攻击烟叶的天蛾幼虫肥了10倍（见图表）。没有硝烟，这场隐形的化学战一样波诡云谲……

欧洲山杨拥有记忆

法国克莱蒙费朗大学的生物学家卢多维克•马丁（Ludovic Martin）惊讶地发现，欧洲山杨能记得一周前的一阵风！他发现，山杨的树枝被风折弯后半小时，一个一直蛰伏的基因会被激活。然而，如果这一刺激每天重复，这一基因又复归沉寂（见图表）。要消停上5到7天，它才会被重新激活。从某种程度上说，这段被折弯的记忆可以帮助迎风而立的山杨适应这一感觉。含羞草（Mimosa pudica）的记忆力也不遑多让。众所周知，只要一感觉到触摸，它的叶片就会马上收缩，而当花盆突然被抬起时它也会做出同样反应。佛罗伦萨大学研究人员进行的简单实验显示，如果我们连续抬起花盆五六次，那么它就会对此安之若素……当然，被触摸时，它仍然会不厌其烦地收拢叶片。“含羞草‘明白了’被抬起来并不危险，所以它不再收拢叶片。”斯特凡诺•曼库索解释道。含羞草对这堂课的记忆能保留大约40天。

刺果瓜触觉灵敏

刺果瓜（Sicyos angulatus）没有制造木材所必需的酶，长到30厘米以上，它柔嫩的茎杆就会不堪重负，直接匍倒在地，再也无法获得理想的光照，所以它只能攀附其他植物往上爬。为了找到靠山，刺果瓜长出了触觉极其灵敏的器官：卷须，它们就像五指张开的手掌一样，旋转伸展，寻找支撑点，以便缠绕依附其上。特拉维夫大学的丹尼尔•沙莫维兹（Daniel Chamovitz）报告称，他在卷须上放置了一根仅重0.25克的细线，它就迅速卷曲起来。相比之下，人手只能感觉到重量超过2克的细线。威斯康辛大学麦迪逊分校的加布里埃尔•蒙斯豪森（Gabriele Monshausen）找到了可以用来解释该现象的膜蛋白：每当有压力刺激时（见图表），膜蛋白会释放出钙离子流通知触觉细胞。这一现象可通过荧光钙离子测定技术探测到。