呜莎解读:植物知道生命的答案-19
今天,我们继续来读《植物知道生命的答案》这本书。
由于有大脑想象力的参与,我们人类对于外界的感受常常是由多种高感官混合在一起形成的。最典型的例子莫过于我们享受美食时感知到的味道,这是味觉和嗅觉共同作用的结果,如果我们捏住鼻子,那食物的味道就会变得完全不同了。
我们的嘴里也能感觉到疼痛。这些痛觉感受器会被辣椒中含有的辣椒素所激活,这让我们能够品尝到辣味。所以,我们经常会说,辣并不是味觉,而是一种痛觉。我们吃辣椒时获得的畅快淋漓的感觉,其实并不是辣椒带来的,而是我们的身体为了抵消疼痛带来的负面效应,而分泌了不少的多巴胺和内啡肽这类物质,而我们只是在享用我们的身体自己产生的这类“毒品”而已。
多巴胺和内啡肽的产生目的是为了抵消掉疼痛带来的不适感。但是反过来却刺激了人类更加喜欢吃辣椒,让很多人甚至到了无辣不欢的地步。
痛觉,原本是帮助我们远离危险的一种重要的生理机制。当我们的身体受到伤害时,痛觉就会产生,这会帮助我们远离有危险的东西,或者帮助我们知道我们身体受到损伤的位置在哪里。
那么问题就来了,植物有没有类似于痛觉的感受呢?我们不是植物,我们当然没办法知道植物是否感觉到了痛。但我们可以知道,植物有没有一种生理机制,是用来远离那些有危险的东西的。如果有的话,这种机制就必然会让植物具有某种生存上的优势。而我们也就可以把这种生理机制称之为植物的痛觉。
最早对于这方面的研究来自于一个失败的实验。其实很多实验都是因为意外的失败而获得意外的成功的。
弗兰克·萨利斯伯里是美国芝加哥州立大学的植物学教授。1960年,萨利斯伯里有一个研究项目,就是找到那些影响苍耳开花的关键的化学物质。
苍耳是城市周边最常见的一种杂草了,就是那种长着小刺球形状的果实的,叶子像手掌一样的那种草。如果你从苍耳身边走过,那些带刺的种子就会粘在我们的衣服上,被我们带走。当我们郁闷的把粘在衣服上的小刺球摘下来并且扔掉时,就帮助它们完成了种子的传播工作。我们小时候最喜欢的一项活动,就是下课后去操场边上收集很多成熟的苍耳,然后恶作剧的朝其他同学的脑袋上扔。留长头发的女生最害怕苍耳了,她们一般不敢参战,只能惨兮兮的跑去告老师。
这位萨利斯伯里教授研究的对象就是苍耳。为了了解苍耳的真实生长情况,萨利斯伯里教授要求他的团队成员每天都去测量苍耳叶片的大小,以便获得它们生长速度的准确数据。
结果这件看似非常简单的事情却进展的相当不顺利。被他们选中并且每天测量的叶子总是长不大,而且,随着测量次数的增加,最后这片叶子还会变黄然后死掉。
起初他们只是以为自己的运气不好,选择了一片错误的叶片。但是后来观察发现,无论选择测量哪片叶子,最终这片叶子都会挂掉。萨利斯伯里意识到他们遇到了一个值得注意的新的现象,只要每天去抚摸一片叶子,你就能把这片叶子杀死。
不过遗憾的是,这个现象并不是萨利斯伯里的研究课题的一部分,他只是如实的将观察到的现象写入了他的实验报告,然后就把这件事儿放下了。
1970年,俄亥俄州大学的植物生理学家马克·贾菲也注意到这个问题了。他阅读了萨利斯伯里的论文,并且亲自用很多种不同的植物做了实验。他发现,触碰植物带来生长停滞的现象并不只是发生在苍耳身上。很多植物身上都广泛存在这种情况。比如说很多植物的花朵在花蕾期的时候,如果触碰就会造成落花或者枯萎。一些植物的果实在成长期如果触碰就会造成果实无法成熟。一些观叶植物,如果触碰它们的叶子,就会造成被触碰的叶子的尺寸明显的比其他叶子短小甚至枯萎等等。
我们如果总是从草坪上的一条固定路径踩过去,草坪上经常被踩踏的那条路径上的小草就会死掉。以前我们都认为这是我们踩的太重了,导致把这些小草踩死了。但马克·贾菲的研究发现,我们的体重其实并不足以踩死小草。事实上,我们踩过以后,小草也并没有受到什么不可逆转的伤害。这些小草如同苍耳的叶子一样,并不是外界的伤害弄死了小草,而是它们自己枯萎的。
小草死亡的原因竟然是:它们是自杀的!
马克·贾菲为了准确的表述这个现象,还发明了一个多达19个字母的长单词,叫做:thigmomorphogenesis。我是没有勇气读出这个长单词的,实在读起来太绕嘴了,像是咒语一样。这个长单词翻译成汉语叫做“接触形态建成”。我觉得即使翻译成汉语,这个词也相当不直观。大家可以这么理解,就是说植物细胞有很多种,比如说叶片的细胞与根细胞就不是同一种细胞。那么植物组织分化成不同功能的细胞的这个过程就叫做形态建成。我们发现触碰植物的行为会影响植物的细胞的成长和分化,所以就起名字叫做“接触形态建成”。
名词解释真的又痛苦又没意义,咱们赶紧说正事儿。
我们现在只是知道,很多植物都不喜欢我们摸它们。这是一个可以观察到的事实。但是,如果不清楚这里面内在的原因,我们是很难心甘情愿的接受这个结果的。这就好像是一个追求女孩子的男生,他发现自己没有那件事情做的不对,但是就是无法得到女孩子的爱,这确实让人难以接受。我们只是想帮助植物把叶片上的灰尘擦干净,这凭什么会导致叶片的枯萎?凭什么!
后来的很长时间,我们都无法准确的解释这个现象,直到又一个失败的实验成功的揭示了其中的原理。
事情是这样的。美国休斯顿的莱斯大学有一位生物学教授,名叫珍妮特·布拉姆。她设计了一个实验,目的是验证赤霉素这种激素对植物的生理效应。实验中,她在拟南芥的叶子上喷洒赤霉素,然后进行基因检测,看看这种激素处理激活了哪些基因。
她很快发现,一喷上赤霉素之后,就有几个基因迅速被激活了。这与她在实验前做出的赤霉素会激活某些基因的假定完全相符。
但是,科学实验是冷酷的。在布拉姆教授设计的对照组中,同样也观察到了这些基因被激活的现象。而对照组的拟南芥并没有喷洒赤霉素,对照组喷洒的是纯净水。
布拉姆教授震惊之余,很快设计了进一步的实验,她用了很多种不同的溶液来喷洒拟南芥的叶子,结果都一样,那些被激活的基因与溶液的性质一点儿关系都没有,更像是对液体滴落在叶片上这个刺激做出的物理反应。
于是布拉姆教授很快重新设计了实验,她不再给植物喷水,而是改用触摸的方式来刺激这些叶片。这次的实验成功了,喷水的时候被激活的那些基因,在叶片被触摸的时候也同样激活了。布拉姆教授明白,她新发现的基因确实就是响应触摸的。于是她就给这些基因起了一个形象的名字,叫做TCH基因,也就是touch触摸的意思。
说到基因激活这件事儿,我想说说我们常常对基因产生的一个误解。很多人都会认为基因是决定生命的最重要的东西。基因决定我们是黑眼睛,那就是黑眼睛,决定我们是黄皮肤,那就是黄皮肤。但是事实上,基因仅仅是一串代码而已。我们可以把基因想象成一本说明书,当我们要去做某件事情的时候,就必须去查说明书,然后按照说明书上的要求去做。而决定我们要不要去做一件事儿,是环境决定的。
基因之所以能够决定我们头发、眼睛和皮肤的颜色,是因为我们在最初发育的时候,就参考了这本说明书的制造部分。但是还有大量的与制造无关的基因,都需要在环境中被激活才能起到作用。很多基因,一辈子都不曾被激活过,那么基因上面的指令也就不会被执行到。
植物细胞中的TCH基因,就是在植物被触碰的时候才会激活的基因。这些基因会帮助植物细胞中大量制造一种叫做钙调蛋白的蛋白质。这种蛋白质会与钙离子结合,然后与其他很多种的蛋白质发生相互作用,调节其他很多种蛋白质的活性。
这说明,当植物被触碰的时候,看起来它们丝毫没有任何反应,但实际上,它们的反应是相当剧烈的。如果一片叶子总是被触摸,那么它可能就会认为这片叶子周围存在的危险太多而最终放弃掉这片叶子。毕竟每片叶子都是需要花费植物大量养分才能够建成的。如果我们知道某一个装鸡蛋的篮子总有熊孩子去摇晃,我们就不愿意再往篮子里放鸡蛋了。
这个对触碰的反应机制对植物相当有用处。如果某种植物生长在风力很大的悬崖上,这种机制就能帮助它们长的更加矮小粗壮,从而能在悬崖上活下来。如果同一种植物生长在更加安全的山谷里,那么它们就可以长得更高大一些,也可以把种子播撒的更远。而悬崖上矮小的植株和山谷里高大的植株,它们的基因可以是完全一样的,只是某些基因在特殊的环境里被激活了而已。
植物没有腿,没办法远离那些它们认为危险的东西,但是它们惹不起的时候是会躲的。如果它们的某个叶片总是被碰到,它们就会勇敢的放弃那片叶子。如果总是被摇晃,它们就干脆长得矮一些。你会愿意承认,这就是植物的痛觉吗?欢迎写下评论,聊聊你的看法。