植物王国新面孔

如果植物有大脑，那么它又在哪里？

对于以上这些疑问，植物神经生物学的捍卫者受达尔文的启发，提出了一个刺激的假设，当然也饱受质疑。他们认为，植物的大脑可能分散于根系末端，每一条根须在距末端一到两毫米处，都有一个被称为“过渡区域”的地方，能够处理接收到的大量信息。斯特凡诺•曼库索很喜欢展示一段根须沿着一片平坦表面延伸的低速摄像影片：它定期放慢速度，抬“头”张望，左右打探，仿佛在嗅闻四周，然后继续前行，看上去就像一条蠕虫。每条根须持续探测至少15种物理和化学参数，据此决定它的行进路线。如果我们把根尖切除，这一探索行为就戛然而止：根须仍会不断延伸，但这次只会走直线，而且步态迅速均匀，仿佛“过渡区域”消失后，它就对周围一切漠不关心了。

曼库索和巴卢谢卡坚决拥护的“根部大脑假说”认为，既然每条根须上的整合中心都相互关联（因为所有根须都会聚到一处），所以它们以联网方式运行。虽然这些整合中心每一个都简陋渺小、毫不起眼，但是动辄百万计的庞大数量—— 植物的根须密密麻麻、细若发丝—— 使它们就像一个分散运行的大脑。这个大脑有待探索的除了它本身的各项特征外，还有其中时刻传递的信号的确切性质——两位科学家认为它们既是电信号，又是激素信号。正是这个大脑“决定”着是否以及何时储备营养、分泌毒素、壮大根部、开始繁殖。所以植物听命于根须的集体智慧，这也解释了为什么它们的行为如此复杂——这与蚁群如出一辙，虽然每只蚂蚁只会做出一些基本反应，但是一群蚂蚁的行为却复杂精妙，令人叹为观止。

“植物智慧”这一说法难免也成为争议的焦点。相当多的研究人员认同这一说法，比如伊恩•鲍德温，但他也解释：“必须把‘智慧’理解成一种感知并灵巧地适应周围环境的能力，也就是达尔文定义的‘智慧’。”反对阵营中的弗朗西斯•阿莱（Francis Hallé）是法国植物学界的权威，他则认为“‘智慧’一词很不妥。它暗示选择的能力，可是植物所有的行为都是机械性的”。苏珊•邓德利也反对：“我不会使用‘智慧’一词，因为它的感情色彩太强烈，而且定义不明。我们最多只能说植物拥有像电脑那样的‘智慧’。”在一篇题为《植物的智慧：为什么，为什么不，在哪里》的文章中，捷克科学家法蒂玛•茨夫尔奇科娃（Fatima Cvr.ková）力图剖析这一论战，她慨叹“智慧”一词“最多也只被当成达尔文式‘适应效率’的同义词，更不用说往往只是一个锦上添花的隐喻”。她尝试严格定义“智慧”，将记忆和学习能力囊括进来，但是她的努力付诸东流，因为植物虽然具备这两种能力，但其形式与其他生物大异其趣，所以论战仍然无法画上句号。

争论的一个原因在于这一崭露头角的新学科缺乏合适的语汇来描述纷至沓来的新发现，大多数术语都是借自动物研究领域。植物和动物虽然有很多共通之处，但是行事方式却大相径庭。斯特凡诺•曼库索解释道：“植物无法移动，不可能逃之夭夭，所以它们没有身上没有器官，像珊瑚一样由一块块类似积木的结构拼成。这样一来，当食草动物吃掉它的80%后，剩下的20%仍能存活下来。这是它们与动物最大的区别。”植物不需要器官来完成各项功能，“植物不用肺却能呼吸，不用肝却能排毒，不用肠道却能消化..不用大脑却能思考。”他总结道。

我们能说植物“说话”、“协作”、“知道”和“记得”吗？用同样的词汇来形容植物和动物让一个古老的问题重新浮出水面：我们能否在科学中运用比喻？杰出的美国生物学家理查德•列万廷（Richard Lewontin）曾说过：“科学不能没有比喻，代价是每时每刻都要对此保持警惕。”通常而言，我们认为能够解释观察结果、提出丰富假设的比喻有其存在的合理性，但是其他则不然—— 换句话说，标准相当模糊。

但这不仅是一场文字官司，现今科学界内部意见相左的两方各自为营。一方认为，我们只不过刚刚推开这一领域的大门，接下来我们会找到植物的行为举止与动物世界相似的更多证据：复杂的电信号交流，精密的辨识能力，发达的化学语言，至今仍不为人所知的感觉（如听觉和磁感），甚至其他我们今日无从想象的能力。到时候，我们将会发现“植物和动物之间的界限开始模糊”，弗朗西斯•阿莱表示，他还不忘补充：“既然水稻的基因数量是人类的两倍，那说明它们说到底比我们更复杂。”或者如杰克•舒尔茨所言，“归根到底，植物只是行动缓慢的动物”。

另一方则针锋相对，坚称植物行为带给我们的大部分惊喜已经成为过去时，植物研究当然还有很长的路要走，但应该把精力集中在理解现有观察结果的意义上，而非继续挖掘植物的新特征。


史无前例的对话

那么真理掌握在哪一方手中呢？只有留待时间来回答了。即使科学进步就此驻足，其意义也已经不可估量。“无疑，我们很快能将我们从植物身上学到的技能应用到现实中。”加拿大阿尔伯塔大学的詹姆斯•卡希尔展望道，“如果能够帮助我们的栽培作物辨认彼此、进行合作，比如联手对杂草发起攻击；如果我们能够从植物与害虫之间的关系受到启发，引导它们联合起来阻击害虫，整个农学将会发生翻天覆地的改变。”保育生物学（conservation biology）也将受益于此，为抵抗外来入侵物种和适应气候变化设计更好的策略。斯特凡诺•曼库索的目光更加长远：“植物能探测到环境压力，然后用化学语言表达出来。如果能够解码它们的语言，我们就等于掌握了超级灵敏的自然感受器，能够更深入地了解环境状况！”

当今世界，人口持续膨胀，生物圈压力陡增，两者之间冲突不断，而构成地球上99%生物质的植物是我们星球适居性的支柱。30年前，在几株杨树苗上进行的一场异想天开的实验，奏响了一场植物科学革命的号角。在人类和植物之间建立起前所未有的对话，共同努力克服冲突，从深层次上来说，这才是这场革命带给我们的希望，因为智者总能互通有无，走向双赢。


在植物根系寻找“大脑”的六大理由

植物的根系深埋泥土中，为研究带来很多阻碍，所以长久以来一直被忽视。然而现在，科学家越来越多地聚焦于它们的高度敏感性和复杂、协调的行为。植物根系是化学和电信号活动的重要策源地，既能向茎叶发出信号，也能从它们那里接收信号，被某些科学家视作“分散运行的大脑”，控制着植物的一举一动。

1、所有根须暗中相连
所有根须都汇聚到茎部末端，并与其他根须保持联系，形成一个网络，信息和营养在其中川流不息。

2、根须整合大量接收到的信号
根须用复杂的方式整合接收到的不同信号，然后决定做出何种行为；有些信号优先级较高，比如在发现竞争对手后，植物的勘探策略会发生改变。

3、根须末端的电信号活动最强
距根须末端1到2毫米处的过渡区域有微量电流通过，是植物体内电信号活动最强的区域，也是消耗氧气最多的区域。

4、根须交换电信号和化学信号
大量化学分子跟随汁液一起从枝叶向植物根部流动，反之亦然。科学家同时也找到了电信号，比如在干旱时，叶片会收到减少水分蒸发的指令。

5、根须调节生长过程
根须时刻在调整自己的生长步调。根据接收到的信息，它们改变方向、加速或减缓生长，或者分叉..相反，如果根尖被切除，那么根须就会以固定方式生长，而不再理会任何形势变化。

6、根须拥有各种感受器
我们已经知道根须对温度、湿度、泥土养分，以及同类、细菌和菌根传送的信号十分敏感。它们能分辨上下、避开光线，还对某些声音有反应！