《植物知道生命的答案》1，植物可以看和闻

本书作者是丹尼尔·查莫维茨，其中有很多有关植物的科学知识，看起来稍微有点枯燥，仅仅记录读过的有关植物的视觉和嗅觉。

我们的生存完全依赖植物。在用来自缅因州森林的木材建造的房屋里，我们醒来，倒一杯由产自巴西的咖啡豆烹制的咖啡，套上由埃及的棉花制成的T恤衫，在用塔斯马尼亚岛种植的桉树制造的纸上打印报告，用汽车把孩子们拉到学校——而这汽车的轮胎由非洲的橡胶制作，使用的燃料则是汽油，也是由亿万年前死去的苏铁植物转变而成。

我很想研究一种植物特有的、和人类生理不搭界的生物学过程（我家已经出了六位博士了，全都是外科医生，这很可能是我对这一环境状况做出的反应）。

我发现了一组独特的基因，为植物在判断周边是光亮还是黑暗时所必需。通过大量研究，我们现在知道，这些基因不光在植物和动物体内都存在，而且在二者体内都用来（在其他发育过程中）调节对光的反应！

在你家后院就能找到的花草树木都具备极为精密的感觉系统，只是你没怎么留心罢了。因为植物不能运动，无法移向更好的环境，它们必须有能力抵挡和适应持续变化的天气、不断霸占自己领地的邻居和大举入侵的害虫。因此，植物演化出了复杂的感觉和调控系统，这使它们可以随外界条件的不断变化而调节自己的生长。

在基因水平上，植物是比很多动物都更复杂的生命，在整个生物学领域那些最重要的发现中，就颇有一些是通过研究植物而获得的。罗伯特·胡克在1665年使用他制造的原始显微镜研究木栓时第一次发现了细胞。在19世纪，格雷戈尔·孟德尔用豌豆得出了现代遗传学定律。20世纪中叶，芭芭拉·麦克林托克[插图]则用玉米揭示了基因的转座（跳跃）现象。现在我们知道，这些“跳跃基因”是所有DNA的特征，而且和人类癌症密切相关。

当我在探讨植物看到什么或嗅到什么时，我并不是在声称植物有眼睛或鼻子。但是我相信，这些用语有助于敦促我们以新的方式思考视觉，嗅觉，植物的本质，以及那个终极问题——我们是什么？我们必须对 “没有足够支持证据就提出的古怪说法”保持警觉。我会探究植物生物学的最新研究成果，论证植物的确具有感觉。我着重论述了人类的一种感觉，并把人类的这种感觉与植物的类似感觉相互比较。

◆ 一、植物能看到什么

植物的确能够通过多种办法看到光，还能看到一些我们只能在脑子里想象的颜色。植物能看到灼伤我们皮肤的紫外线，看到让我们感到暖和的红外线。韦氏词典对“视觉”的定义是“眼睛接受光刺激之后，脑对光刺激进行解释，将其构建为由空间中物体的位置、形状、亮度和通常同时具备的颜色构成的图像的生理感觉”。

调幅广播所用的无线电波，其波长非常长，几乎有半英里。能“看到”的电磁波，原因在于我们的眼中有叫作光受体的特殊蛋白质，它们可以接受和吸收这些光的能量，就像天线吸收无线电波一样。视网膜上的每一处都含有对所有光敏感的视杆细胞和对不同颜色的光敏感的视锥细胞。脑再把来自上亿的光感受器的信号处理成单一连贯的画面。以红色色盲为例，具有这种视觉缺陷的人没有感红视锥细胞，因此他们的眼睛完全不能吸收红色信号，也就无法把它传达给脑。

◆ 植物学家达尔文。几乎所有植物都向着光弯曲，1864年，和达尔文同时代的一位叫尤利乌斯·冯·萨克斯的科学家发现，蓝光是诱发植物向光性的主要颜色，达尔文父子确证向光性是照射到植物苗梢的结果。

 马里兰州当地的萨斯奎哈诺克等原住民部落已经种了几个世纪的烟草了。其中“马里兰猛犸”它生长不休，但很少开花，这就意味着烟农无法收获种子供来年播种之用。他们发现，仅仅简单地限制植株看到的光量，已足以使马里兰猛犸停止生长，开始开花。很多植物就像马里兰猛犸一样，只在日照较短的时候开花。这些植物叫作“短日照”植物。菊花和大豆就属于短日照植物。有些植物的开花则需要长日照，如鸢尾和大麦就是如此，这些植物叫作“长日照”植物。

◆ 奇妙的光周期现象。科学家发现，只消在半夜快速点亮灯光再灭掉，就可以控制植物的开花时间。比如大豆，只要在半夜点亮仅仅几分钟的灯光，就可以让它在短日照条件下仍不开花。这些实验证明，植物测量的不是白昼的长度，而是连续的黑暗时期的长度。夜间的蓝色或绿色闪光都不会影响植物的开花时间，但几秒钟的红色闪光就会。植物能够区分颜色：它们靠蓝光知道向哪个方向弯曲，却靠红光测量夜晚的长度。

在20世纪50年代早期，在马里兰猛犸得到首次研究的那个美国农业部实验室，哈利·博斯威克和他的同事又获得一个惊人发现：远红光——这是波长比鲜红色光略长的光，最常在日暮的时候勉强看到——可以消除红光对植物的效应。根本不需要太长时间的照射，无论红光还是远红光都是几秒钟足矣。红光把它扳到开花这一边，远红光把它扳回去，鸢尾就不开花了。从一个更哲学化的层次来说，植物能记住它看到的最后一种颜色。红光使光敏色素活化，转化为能够接收远红光的形态。远红光使光敏色素失活，转化为能够接收红光的形态。在生态学上，这一效应意义重大。

我们从达尔文对向光性的研究中知道植物的“眼睛”在茎尖，对光做出反应的部位则在茎中部。只要单独一片叶子里的光敏色素在半夜看到红光，效果就好比整株植物都受到了光照。

◆ 遗传学时代的失明植物。我们的眼睛中有4种不同类型的光受体：感知明暗的视紫红质，感知红、蓝和绿光的3种光视蛋白。我们还有第五种光受体，叫做隐花色素，作用是调节生物钟。我们现在知道拟南芥至少有十一种不同的光受体：有的告诉植物何时萌发，有的告诉植物何时向光弯曲，有的告诉植物何时开花，有的让植物知道夜幕何时降临。有的让植物知道光线黯淡，还有的能帮助植物知道准确时间。

光对植物来说绝不仅仅是信号，光还是食物。植物用光把水和二氧化碳转化为糖类，糖类又进而为所有动物提供食物。但是植物是固着不动的生物。如果植物感到它处在阴影中，它就会加速生长以摆脱阴影。是光敏色素告诉它们白天在逐渐变长，还是夜晚正在逐渐变长。

◆ 植物和人类一样有视觉。我们只能感知波长范围较窄的一段电磁波，植物却能感知到波长更短或更长的电磁波，它们却看不到图像。植物没有神经系统，不能把光信号转化为图像，但是能够转化成调控生长的种种指示。动物和植物都含有叫作隐花色素的蓝光受体。植物体内的隐花色素不会引起向光效应，但在植物生长调控中，它可以行使其他几种功能，其中之一就是控制植物的生物钟。

跨越半个地球的飞行会使我们的昼夜节律钟和昼夜信号不再同步，这个现象就是时差反应。隐花色素吸收蓝光，然后向细胞发出信号，表明现在是白天。如果我们人为地改变植物的昼夜周期，它一样会有时差反应（虽然不会发脾气），需要花几天时间才能重新调整过来。植物隐花色素的主要功能也是使外界的光信号和生物钟相协调。

◆ 二、植物能嗅到什么

植物会嗅。植物能散发气味吸引动物和人类，它们也能闻到自己的气味，以及邻近植物的气味。植物知道果实什么时候成熟，邻近的同类什么时候遭到了园丁剪刀的修剪，又在什么时候被贪婪的害虫大嚼。它们是闻到这一切的。对嗅觉而言，我们需要有几百种不同的受体，每一种受体都专供感知一种独特的挥发性化学物质

古代中国人则在储藏梨的房间里烧香，这也可以让梨成熟。E.邓尼证实煤油烟含有少量叫作乙烯的物质，不管是催熟什么水果，只要用纯乙烯气体处理一下即可。我们闻到邻居家烤肉的烟味，然后垂涎欲滴；植物觉察到空气中的乙烯，然后就软熟了。乙烯是用来使果实成熟的通用植物激素。当我们把一个成熟的香蕉和一个未成熟的水果——假定是个硬梨——放在一个袋子里时，香蕉会释放乙烯，梨“嗅”到乙烯之后就迅速成熟了。这两个水果借此便交流了彼此的生理状态。

◆ 菟丝子的喜好。在菟丝子幼苗生长时，它的茎尖会做小的圆周运动以探查周边的环境，菟丝子靠嗅植物来寻找食物。

◆ 叶子的窃听。达特茅斯学院的鲍德温和舒尔茨提出，只要是受损的叶子，都会释放一种气体信号。墨西哥伊拉普阿托高等研究中心的海尔发现当棉豆被甲虫取食时，它会产生两种反应。被昆虫取食的叶子会向空气中释放混合挥发物，而花（尽管并未被甲虫直接侵害）会制造蜜汁，吸引以甲虫为食的节肢动物。如果一枚叶子被昆虫或细菌侵害，它会释放气味，警告兄弟叶保护自己免受迫在眉睫的侵害。

植物的嗅觉很灵敏。外激素由一个个体散发，触发另一个个体的社会性反应。正在成熟的水果、菟丝子、海尔的棉豆以及自然界中的其他植物都能对外激素做出反应。植物能察觉空气中的挥发物，能把这一信号转化为生理反应（虽然它们没有神经）。这当然可以称之为嗅觉。