呜莎解读:植物知道生命的答案-21
今天,我们继续来读《植物知道生命的答案》这本书。
上回我们说到,所有有关于植物听觉的实验,要么就是加入了人类太多的主观想象和期待,导致实验方法和不够科学,要么就是样本数量太少,总之几乎没有一项研究成果能够被后来的科学家重复验证。
畅销书《音乐之声和植物》这本书的作者多萝西·雷塔拉克是一位专业的女中音歌唱家。她在学习音乐的时候选修过生物学概论这门课程。这让她产生了证明不同流派音乐会对植物的生长产生不同影响的想法。
带着一个假设去做研究当然没问题。很多科学家都是事先做一个假设,再设计实验去验证的。但是,在做实验的时候,客观和公正的态度以及严谨的观察记录都是必不可少的。而雷塔拉克实在是太想证明嘈杂的摇滚乐会阻碍植物生长,而优美的古典音乐则肯定会让植物繁茂。她完全不是在做实验,而是卷入了音乐流派之争了,她太想证明摇滚乐对人的危害了。
我们不知道是雷塔拉克在她研究数据上做了假,还是她研究的那少得可怜的几株植物碰巧支持了她的研究,反正她观察到,听摇滚乐的植物确实没有听古典乐的植物长得好。这也确实是她想要的实验结果。
然而,遗憾的是,没有任何其他人能够成功的重复她的实验。也没有任何科学期刊愿意刊登她的论文。不过,大众媒体非常喜欢她的结论,于是她的书狠狠的火了一把,成为那个时代特色文化的一部分。即使是今天,如果你对你身边的朋友说,听古典音乐的植物比听摇滚乐的植物长得好,很多人也会毫不犹豫的相信你,因为这是我们愿意相信的东西,这是常识。只不过常识未必是事实而已。
事实上,那些重要而且严谨的科学研究,与雷塔拉克的实验结果总是背道而驰的。
1965年,纽约植物园的科学家理查德·克莱因和帕米拉·爱德萨尔决定做几个严谨的实验,终结一下植物受到音乐影响的争论。在那个时代,这方面的争论实在太多了。
正巧在不久前,有一个印度人宣称万寿菊在听了音乐之后,萌发的枝条数量明显增多了。印度人还列举了给万寿菊听的那些音乐的名字。
纽约植物园有的是万寿菊,想要做这样的大样本随机对照实验对于克莱因来说简直是太容易了。于是克莱因就拉上他的小伙伴爱德萨尔一起,准备重复这个印度的实验。如果能够重现实验结果,那就证明了植物确实能听到音乐。
说到这里大家可能会想问,为啥没有科学家总是尝试去重复一个实验,而不是做实验去证明那些不靠谱的实验是错的呢?
这个,嗯,很遗憾,确实不太容易证明。一般来说,如果一个实验的条件设计的不严谨,比如说样本数太少,数据没有量化,或者实验和观察方法不严谨,都是可以指出的。但是,如果仅仅是因为重复不了别人的实验,就说别人实验造假,这是不行的。因为两个实验里,很可能某个我们不知道的细微条件在起作用,导致别人无法重复实验。比如我们前面说过的那个音乐导致了种子萌发率增加的实验,如果不是细心的科学家发现了发热的音箱是导致种子萌发率增加的原因,就很难推翻实验的原始结论。
说回克莱因的实验。纽约植物园果然给力,给克莱因的万寿菊听音乐的实验提供了超过500株万寿菊作为实验样本。这回,他们踏踏实实认认真真的做了一回植物听音乐的实验,并且在几个星期后仔仔细细的把所有的万寿菊萌发的新枝条一根一根的数了一遍。
然而,实验结果告诉我们,听了音乐的万寿菊并没有多萌发出新枝条来。克莱因在他的论文里还没有忘记用幽默的方式对其他的不靠谱的研究吐了个槽,他说:我们没有观察到任何叶片的脱落与它们听《脱衣舞者》这首歌有关系,也没有观察到披头士的音乐让它们做出任何的摇头的动作。
然而,关于植物听音乐的事儿还没算完。因为即使是科学家,也并不满意植物听不到声音这个结论。
前面我们说到植物的触觉时提到过,只需要连续的触碰一棵植物,就可以让植物的个头变得矮小,甚至可以让它们的叶子死亡。甚至连狂风都可以让一个地区的植物发生明显的矮化。
我们的音箱放出的音乐,与狂风和触摸又有什么差别呢?那些摇滚乐,可以把我们的鼓膜震的嗡嗡响,却丝毫不能影响植物的生长,这结论实在让人难以接受。难道植物是聋子吗?非要让我们把音箱的音量开到让它们的叶子直接振动起来才能让它们听得见吗?
后来,植物听音乐这个事儿,又被科学家们很正经的玩儿了很多遍。但是得出的结论都差不多,它们确实就是对音乐听而不闻,但是科学家们也没能弄明白这是为什么。直到2000年,这件事儿才有了转机。
2000年是植物学重生的一年,因为,在这一年,我们终于得到了拟南芥的完整基因组序列。这件事情从1990年就开始正式立项,总共耗资7000万美元,有全球各个大学和机构的300多名研究者共同完成,整个基因解码的时间也长达4年之久。
拟南芥是植物中的小白鼠,它生长迅速,能够自花授粉,播种后1个月开花,1个半月就能收到种子。没有什么其他植物比拟南芥更适合用来做实验的了。
拟南芥还曾经是我们已知高等植物中基因组最小的植物。不过现在这个基因组最小的桂冠已经不属于拟南芥了,因为我们发现,丝叶狸藻的基因组比拟南芥更小。不过因为丝叶狸藻在实验室里不那么好培养,所以,拟南芥小白鼠的地位依然牢不可破。基因组小,意味着拟南芥的每一个基因,几乎都在其他动植物身上找到同源基因。如果我们弄明白拟南芥的某个基因是做什么用的,那么就可以把研究成果推广到其他农作物甚至动物身上了。
我们把话题拉回来,继续说植物的听觉吧。拟南芥的基因被解码之后,我们对植物听觉的研究就立即深入到了分子层面。
我们首先发现有一个会导致人类失去听力的基因,这个基因如果发生变异,就会导致我们耳朵里的毛细胞上面的纤毛发育不正常,因此我们就听不到声音了。
同样的基因在拟南芥的基因组里也存在。这个基因的变异会导致拟南芥的根毛发育不正常,从而影响拟南芥的根系无法从土壤里正常的吸取水分和矿物质。我的天啊,我们用来听声音的基因,竟然是你们用来喝水的,也难怪你们植物听不懂我们的音乐了。
后来,科学家还陆续发现了很多种与听力相关的基因,其中有10种都在拟南芥基因组中找到了同源的基因。这些研究表明,在听力方面,植物确实与我们人类有很多共性,至少很多基因都是同源的。我们至少没有理由认为植物天生就是聋子。它们确实仍然有可能感知到声音,只不过目前为止,我们没有发现外界声音会对植物的生长有明显的影响而已。
美国密苏里大学的科学家海蒂·阿珀尔在2014年做过一个实验,这是一个支持植物拥有听觉的重要实验。阿珀尔发现,拟南芥在被毛虫啃食叶片和蚧壳虫吮吸汁液时,做出的应激反应时不一样的。也就是说,拟南芥能够区分出攻击自己的昆虫的种类。
阿珀尔想要知道,到底是那些差别让拟南芥识别出害虫的种类的。于是她录下了毛虫咬食拟南芥叶片的声音,然后在回放给健康的拟南芥听。结果非常令人震惊,这次拟南芥真的对于声音产生响应了,听到声音的拟南芥的叶片分泌出毛虫不喜欢的芥子油,用来抵抗毛虫的侵袭。
然后,阿珀尔又大开脑洞的尝试其他频率的声音对拟南芥的影响。想必后续实验的结果大家猜也猜得到了,拟南芥听了之后毫无反应。
由此可见,植物们很可能并非听不到声音,而是出于生存的考量,没有必要对毫无意义的交响乐或者摇滚乐做出反应一样。这就好像蝙蝠能听到超声波,鲸鱼能听到次声波,而我们却完全听不到这些声波。这并不是因为我们是聋子,而是因为听到那些频率的振动对我们人类的生存来说根本就没有任何好处。
对于拟南芥来说,毛虫咬叶子的声音才是它们有必要听的声音,至于人类的交响乐嘛,还是由愚蠢的人类你们自己享用去吧。
再后来,科学家们就沿着这个路线继续开展研究了。首先要先找到一种理论上值得植物去回应的声音,然后再去研究植物是如何响应这些声音的。如果我们依旧给植物播放音乐,那肯定不会有什么结果的。
特拉维夫大学的理论生物学家莉拉赫·哈达尼博士用数学模型研究演化。她坚信植物可以对特定的声音产生反应。
有一个非常经典的例子,叫做蜂鸣传粉。当一朵花听到熊蜂振动翅膀肌肉的高频振动的声音后,就开始释放花粉。但是,如果我们录下熊蜂飞行时的嗡嗡声,并且播放给花朵听的时候,却似乎不起作用,只有真正的熊蜂才能触发这个反应。显然,花朵并不是通过人耳能够听到的嗡嗡声来判断是否释放花粉的,它们更能够觉察到熊蜂肌肉高频振动产生的声波。这些声波我们人耳是听不到的。
人类和其他动物的听觉给我们带来很多的生存优势,比如我们可以通过听觉来追踪猎物,我们能注意到跟随在我们身后的人发出的脚步声,我们还可以通过声音与其他人进行非常复杂的交流。
大象也能通过次声波远距离的呼唤同类。次声波比其他频率的声波更容易绕过障碍物,传到很远的地方。我们确实能听到大象的叫声,但是大象却并不在意它们自己的叫声,次声波才是它们主要聆听的信息,而我们听到大象的叫声,只是它们发出的信息中频率比较高的那部分而已。
从生存的状态上来看,植物确实没有什么都听到的必要性。它们的根深深的固定在泥土中,即便听到了野牛走过来的沉重的脚步声,它们也没办法逃跑。植物似乎充分了解“既然无法改变,那就干脆享受生活”的人生哲理。所以,它们对于毫无意义的声音信号无动于衷。只要能够接收到那些对它们有价值的声音信号就足够了。对它们来说,听到蜜蜂肌肉的振动,听到毛虫咬食叶片的振动,比听懂贝多芬和巴赫的作品要重要太多了。
现在,将近40万种植物已经征服了地球上的每一种恶劣的生存环境。无论寒冷的极地苔原,还是干旱的纳米布沙漠,都有植物的身影。你看,听不到你们人类耳朵里的那些个声音,这件事儿,真的对它们来说不重要。