呜莎解读：植物知道生命的答案-23
今天，我们继续来读《植物知道生命的答案》这本书。今天是第23天。
对于植物的本体感觉问题，科学家们很早就开始关注了。最早的关于这方面的研究，可以一直追溯到1758年。
海军督察员昂利路易·迪阿梅尔·迪蒙梭在工作之余是一位业余植物学家。有一次迪阿梅尔意外的弄倒了一个养着幼苗的花盆而忘记扶起来。当他发现这件事情的时候，他发现花盆里的幼苗已经开始向上弯曲了。这个现象引起了迪阿梅尔浓厚的兴趣。
他没有急于把花盆扶起来，而是干脆把花盆上下倒置。结果不出意料，这株幼苗很快就继续弯曲了90度，继续向着天空生长。又过了一段时间后，迪阿梅尔惊讶的发现，幼苗的根系竟然会被大地所吸引，逐渐从朝下的花盆口处长了出来。这说明，植物的根系有一直向下生长的特性。
迪阿梅尔如实的将他观察到的现象记录了下来。这是有据可查的最早的记录植物可以感应到重力的实验报告。这个报告引起了一系列的科学研究工作。
英国皇家学会的会员托马斯·安德鲁·奈特在19世纪初提出假设，如果植物真的能够感受到重力，并且根据重力来调整生长，那么植物就应该能够感受到离心力，因为离心力与重力是完全等效的。否则，影响植物根系向着地面生长的原因就不会是重力。
奈特是一位富有的乡绅，住在英格兰西米德兰兹郡的庄园里。奈特在自己的庄园里修了很多花园、果园和温室，用来研究他感兴趣的有关于植物的事情。
当时的欧洲，很多科学家都是地道的贵族或者富二代，它们把大量的金钱和闲暇时间都投入到自己感兴趣的科学研究中去，这几乎是一种贵族圈子里的时尚。奈特最初感兴趣的领域就是植物学。
为了弄清楚植物是不是通过感知重力知道上下方向的，奈特设计了一个巧妙的实验装置。
他家的花园里有一条小溪流过，在小溪上有一架水车。他利用水车的动力驱动了一个大轮子，让这个大轮子可以24小时不停的快速转动。在那个时代，蒸汽机还没有普及，所以如果想要做出24小时不停的工作的大轮子，花园里有一条小溪绝对是得天独厚的条件了。
奈特把很多株蚕豆幼苗沿着不同的方向绑在大转轮上。这些蚕豆幼苗的方向是随机的，有些根尖朝着转轮的中心，有的则根尖朝外，更多的是随意固定的。奈特在做好这些工作后，让转轮24小时不停的转了起来。
转轮的旋转速度是每分钟150转。这样的高速旋转下，离心力完全的抵消了地球的重力。就这样，这些绑在转轮上的蚕豆苗跟着转轮一转就是好几天。
当实验结束的时候，奈特观察到，所有的幼苗的根都是朝着轮子外侧生长的，而幼苗的茎则统一朝向轮子的中心。很显然，植物真的能够感知到重力的存在，而且，它们不仅能够感知到重力，它们对于离心力这样的人造重力也能做出一样的反应。
不过，这个实验仍然是一个定性实验。奈特的实验证明了重力确实就是植物向地性行为的原因。但他没有解释植物为什么能够感知到重力。
最后还是大神级的科学家达尔文完成了这个领域的权威实验。达尔文最厉害的地方，就是他能够通过一个实验观察到的现象进一步提出问题，并且再次设计实验去验证。通过不断的提出好的问题，就能不断的逼近真相。
达尔文在1880年出版的《植物的运动力》一书中详细记录了他关于植物重力感知的实验。当时，达尔文大胆的假设植物身上存在着一个叫做重力感受器的器官，而达尔文要做的事情，就是找到重力感受器的位置所在。他认为，这个重力感受器很可能就在植物的根尖里。
为了验证自己的假说，达尔文父子把蚕豆、豌豆和黄瓜的根尖都切掉一小段，然后把这些切掉根尖的小苗横放在潮湿的土壤表面。他们观察发现，在新的根尖长出来之前，根系仍然会生长，但却失去了方向感。只有当根尖重新长出来以后，才能重新获得对重力作出反应的能力。
达尔文父子反复做这个实验，尝试在实验中切下不同长度的根尖。结果他们很快发现，最少只要切掉0.5毫米的根尖，就能让整个根系失去感应重力的能力。这说明，那个假设存在的重力感受器官确实存在，而且就藏在那段0.5毫米的根尖之中。
于是，达尔文父子再次提出假设，虽然弯曲发生在根尖以上很远的地方，但是负责弯曲的信号确实就是从根尖部位发出去的。根尖会告诉其他部位的组织，哪边是下。
为了验证根尖会发出信号的假设，达尔文父子又设计了一个实验。这一次，达尔文父子先把蚕豆苗横放在土表，然后等待90分钟后再切掉根尖。正常情况下，蚕豆苗被放倒后大约要4-5个小时以后才会发生根系向地弯曲的现象，所以当达尔文父子切掉蚕豆苗根尖的时候，蚕豆苗的根系还没有发生任何弯曲。但是，他们观察到，这一次，切掉根尖的蚕豆苗并没有失去重新定向的能力。这说明，在把蚕豆苗横放的那段时间里，蚕豆苗的根尖已经提前发出了让根系弯曲的信号了。
达尔文父子有用了6种不同的植物做了同样的实验，也都得到了相同的实验结果。根尖确实感知到了重力的存在，并且把信号沿着根系向上传递出去了。
揭开根系向地性的秘密之后，人们很自然而然的就会认为，茎尖里应该也有同样的重力感受器，帮助植物的茎能够向上生长。达尔文的实验显示，切除掉茎尖的植株会失去向光性。那么切掉了茎尖的植株应该也没办法知道哪边是上了吧。
但是实验观察到的结果非常出人意料，因为即使切掉了茎尖后，丝毫没有影响到植物向上生长的能力，这实在是太奇怪了。难道，根尖感受到的重力方向，会一直传递到遥远的茎部，然后帮助它们向上生长吗？这个事情再次困扰了科学家很久。
后来，一株奇怪的拟南芥突变体帮我们打开了突破口。拟南芥是植物中的小白鼠。它们因为可以自花授粉，所以可以很纯粹的保持自己的基因。科学家们常常会一次性种植成千上万株用紫外线照射过种子的拟南芥，然后通过观察来找到那些发生基因突变的个体。
有一次，科学家把数千株可能发生突变的拟南芥全部横放，观察它们根据重力重新定向的能力。非常幸运的是，科学家真的找到了几株因为变异而察觉不到重力的拟南芥。这些变异体中，有的根和茎都不会根据重力弯曲，有的是茎部会向上生长，而根部没有反应，还有的是根部会向下生长，而茎部却没有反应。这充分证明了一件事情，就是根部和茎部的重力感应确实是两件不同的事情。
这个实验也充分解释了那些垂吊植物的存在。大部分植物即使枝条柔软，无法支撑自己的重量，但它们的新芽还是会执着的扭过头倔强的向上生长。但是另外一些真正的垂吊植物，却会一直垂吊向下。正是这种失去定向能力的基因变异，造就出那些迷人的垂吊植物。想想看，如果那些垂吊的多肉植物，比如爱之蔓、佛珠或者玉缀新生的嫩芽会执着的向上生长，会多么的破坏美感啊。科学家们给这个导致植物无法向上生长的突变基因叫做稻草人基因。
虽然已经研究到了基因层面，但还是有一个问题没有得到解决，就是植物用来感知重力，并且指导茎尖向上生长的器官到底在哪里呢？
纽约大学的菲尔·本菲实验室的科学家们通过仔细比对稻草人基因变异的植株与正常植株的结构差异。经过仔细的研究，科学家终于发现的差别所在，稻草人基因原来是指导植物内皮层形成的重要基因。内皮层是植物体内包围维管组织的细胞。而维管组织是用来上下传输养分用的管道形态的细胞。
当稻草人基因因为变异而损坏后，植物的内皮层就无法形成了。就像很多垂吊植物都可以正常生长一样，失去内皮层并不会影响植物的存活，但会让它们不知道哪里是上方。根系的生长不受稻草人基因的影响，因为根尖中的重力感受器是不含有内皮层细胞的。
现在情况就很清楚了，稻草人基因的变异让植物失去了内皮层，而内皮层就是植物感知向上方向的细胞。正因为内皮层分布在植物全身的各个地方，所以切掉茎尖并不会影响它们感受重力的能力。
到了20世纪中期，由于显微镜技术的长足发展，人们终于亲眼看到了植物感受重力的器官。在根尖细胞中，人们观察到了一种叫做平衡石的东西。这与人类耳朵中的耳石非常相似。平衡石比细胞内的所有其他物质的密度都更大，所以总是会落到细胞的底部，就好像碗里的玻璃球总是会处于碗底一样。内皮层细胞中也有同样的平衡石来帮助细胞确定重力的方向。
非常凑巧，植物与动物感知重力的方法如出一辙。现在，越来越多的科学家愿意相信，通过平衡石结构来感知重力，是一个非常古老的生物演化成果，在动植物分家之前就已经存在。
很荣幸，我们又找到了一个我们与植物的共同点。