呜莎解读：植物知道生命的答案-08

今天，我们继续来读《植物知道生命的答案》这本书。

前面咱们说过的几个实验里，达尔文的实验发现了能够感知到某个方向的蓝光的光受体，现在我们管这个叫做向光色素。植物为了在准确的季节开花，能够感受到红光以及远红光，这种感知能力来自于它们的光敏色素受体。

于是科学家们就特别想要知道，植物到底拥有多少种光受体，从而帮助它们实现敏锐的视觉呢？直到20世纪80年代分子遗传学时代的到来，这些谜题才被一个一个的解开。

1983年，以研究生命科学而闻名于世的荷兰瓦赫宁根大学的教授科尔恩内夫提出了一个简单的问题：如果一株植物失明了会长成什么样子呢？

这个问题看起来很傻，但是确实解开植物视觉谜题的关键问题。

养过花儿的朋友们都知道，植物在比较弱的光线下总会比在强光下长得高。我们管这种情况叫做徒长。植物发生徒长并不是病态，相反，对于植物来说，徒长是非常有必要的。

当一颗种子被埋入土中的时候，幼苗必须尽快钻出土壤见到阳光。如果植物处于阴影当中，那么那些尽快长高并且摆脱阴影的植株就能够获得更大的生存优势。我们常常会用错误的角度来审视自然界的事物，觉得那些不正常的情况是它们生病了。但是，在大多数情况下，生命发生这样或者那样的变化，往往是对当前环境变化的积极应对。如果不发生徒长，它们就更容易死亡。

这位科尔恩内夫教授就想要找到一株在强光下仍然会发生徒长的幼苗。如果在强光下幼苗仍然会发生徒长，那这株幼苗很有可能是失明的。通过遗传学的方法，有可能在这样的幼苗体内找到突变基因，然后就能弄清楚这些基因突变前是什么样子的。

科尔恩内夫教授的这个方法是非常巧妙的。如果我们想要从海量的基因中寻找到与植物视觉有关系的基因，这是非常非常困难的事儿。因为基因数量太庞大了嘛。而且，植物又不会跟我们说话，我们寻找的过程中也得不到恰当的反馈。

但是，如果能够找到那株失明的幼苗就不一样了。因为失明的幼苗一定是在视觉上发生了某种突变。只要比对失明幼苗和正常幼苗的基因差异，我们就能找到帮助植物在弱光下发生徒长的那个基因了。果然，提出一个好问题比答案更重要。

科尔恩内夫教授使用的实验材料还是拟南芥。这个拟南芥，全世界各地都有分布，而且播种下去之后，生长也很快，一般一个多月就能开花打种子了。另外呢，拟南芥在很长一段时间里，都是人们发现的基因组最小的一种植物。基因组小的好处，就是特别好搞研究啊。不过现在拟南芥已经不是已知的基因最少的植物了，还有一种叫做丝叶狸藻的水生食虫植物比拟南芥的基因组还要小。现在丝叶狸藻因为是吃肉的，而且开出的小花也比较有趣，所以现在已经在淘宝上可以买到了。

咱们还是说回拟南芥，拟南芥在培养上可比丝叶狸藻要容易多了，所以也号称是植物界里的小白鼠，生物学家特别是搞遗传生物学的科学家，那是绝对离不开拟南芥的。

科尔恩内夫教授用可以引发DNA突变的药物处理大量的拟南芥种子，然后再各种颜色的灯光下进行播种实验。小苗长出来之后，他就去寻找那些别其他幼苗明显长得高的那些小苗。

在寻找小苗的过程中，科尔恩内夫教授就观察到一个很神奇的现象。他发现有些小苗在蓝光下发生徒长了，但是挪到红光下的时候，生长又变得正常了。反过来的情况也有，有些小苗在红光下发生徒长了，但是挪到蓝光底下的时候生长就正常了。还有在紫外线底下会发生徒长的，但是其他颜色光底下高度却是正常的。还有更奇葩的，有些幼苗在弱光下比别的小苗长得高，强光下看起来正常。有些则是只在强光底下发生徒长，而弱光下则跟其他的小苗没什么差别。

这些观察到的实验样本让研究变得非常复杂。科尔恩内夫立即就领会到问题的关键，就是说植物应该有很多种不同的光受体，这些光受体是各司其职的，有的能够告诉植物什么时候发芽，有的告诉植物如何转向阳光照来的方向，有的帮助植物了解光线的强度，还有一些能够帮助植物记录时间……

现在我们已经知道，我们人眼有5种不同类型的光受体。一种是感受明暗的，叫视紫红质蛋白。三种感受颜色的，分别感受红绿蓝三种颜色。还有一种是用来调节生物钟的，我们去欧美国家旅游需要倒时差就是因为这种光受体发生了紊乱造成的。这种调节生物钟的光受体叫做隐花色素。这名字一听就知道，这是植物体内也有的东西。植物和动物还没分家的时候，隐花色素就早已存在了。

人类视觉靠5种光受体就搞定了，但是植物要比人类复杂太多了。现在我们已经在拟南芥身上发现了十一种不同的光受体了，而且，未来我们还能发现更多。

对于植物来说，光不仅仅是信号，而且还是食物。植物需要利用光能，才能把水和二氧化碳转化成糖类物质。事实上，植物的视觉系统正在为我们整个的生物圈默默地做着贡献。如果没有它们把阳光转化成有机物的能力，任何动物都不会存在，更别提人了。这是地球生命存在的最重要的基础。

植物虽然不会像动物一样四处走动搜寻食物，但为了收集到更多的阳光，它们必须得有点儿特殊的本领才行。

当一株向日葵把它的花盘转向太阳的时候，我们可以认为这个行为与小狗狗抽动着鼻子爬向肉骨头没有什么区别。小狗狗本能的寻找骨头，而植物也本能的朝向阳光，它们都在寻找食物。当你窗台上的多肉植物发生了徒长或者把叶子向下摊开的时候，你就应该明白，你养在窗台上的这些小宠物们饿了，而你，作为它们的主人有责任给它们提供更充足的食物。

除此以外，植物们还需要知道是不是有别的家伙挡住了它们的阳光，如果有的话，那它们就需要努力加速生长，摆脱阴影。植物还需要传宗接待，它得知道，什么时候孕育出种子是最合适的时间，那时候必须有充足的水分、合适的温度去孕育这些种子。从这一点上来看，就需要记录并且比对每一天的光照时长，从而推断出现在是什么季节。如果白天越来越长，那就是春天，如果夜晚越来越长，就是秋天来了。

植物为了生存，需要知道的东西还有很多很多，它们没有学校，没办法出生后再慢慢学习。很多动物都可以在出生以后再学习一些新东西，但植物不行，所以它们所有的本领都必须牢牢地写进基因里才会起作用。这也被迫让植物演化出更多神奇的感知能力。

明天请继续关注我的解读，你将会了解到植物更多的神奇的能力。