【刷爆新知】20171024 解读:《植物知道生命的答案》

作者介绍

丹尼尔·查莫维茨《植物知道生命的答案》作者,美国科普作家、植物学家,丹尼尔·查莫维茨博士是以色列特拉维夫大学吗哪植物生物科学中心主任。他成长于美国宾夕法尼亚州的阿利奎帕,大学就读于哥伦比亚大学,并在耶路撒冷希伯来大学获得遗传学的哲学博士学位。他曾是耶鲁大学和西雅图的弗雷德·哈钦逊癌症研究中心的访问学者,并在全世界的大学做过讲座。他对植物和果蝇的研究成果曾发表在科学期刊上。查莫维茨现与其妻子和三个孩子住在以色列的霍德哈沙龙。

作品简介

走进你不知道的植物世界,思考生命真实的存在! 植物可以用自己的方式感知到这个世界,读者知道这件事情,就会彻底改变人和植物之间的关系。 《植物知道生命的答案》带领我们进入不同种类的植物生活,吸引我们将其与人类的感觉相对比,结果发现我们与向日葵、橡树之间的共同点远远比我们以为的多得多。 《植物知道生命的答案》由丹尼尔·查莫维茨编著。

作品序言

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,在纸上打印报告,用汽车把孩子们拉到学校——而这汽车的轮胎是由非洲的橡胶制作的,其使用的燃料是汽油,也是由亿万年前死去的苏铁植物转变而成的。从植物中提取的化学物质可以退热(想想阿斯匹林)或治疗癌症(紫杉醇)。小麦引发了一个时代的结束和另一个时代的开始,而卑微的马铃薯引发了大规模移民。而且,植物一直在刺激我们的情绪,让我们惊奇:硕大的巨杉是地球上最大的独立的单一生物体,一些藻类却跻身最小的生物之列,而玫瑰毫无疑问能让所有人微笑。知道了植物的用处,那为什么不花点时间,多了解一下科学家已经在植物身上取得的发现呢?让我们开始行程,去探索植物内在生命背后的科学吧。首先我们要揭示,当植物在你家后院一动不动地消磨时光时,它们都看到了什么。

权威评论

和我们一样,植物若想赢得生存斗争的胜利,就必须大程度地利用它的周边环境。即使是一朵水仙花,也能察觉到你什么时候挡住了它的光;而杜鹃花会知道你什么时候在用枝剪暴力地对待邻近的同类。通过机敏而清晰的文笔,查莫维茨介绍了和人类感觉对应的植物感觉,以及植物的记忆和定向方式。当你意识到植物知道如此多的东西时,在咬食它们之前,也许你会先仔细考虑一下。

——汉娜·霍尔姆斯(Hannah Holmes),《怪癖》和《郊外旅行》的作者

就像查莫维茨那些揭示了植物界和动物界的联系的开创性研究一样,在《植物知道生命的答案》一书中,他的洞察已经超过植物世界的界限。这本书寓教于乐,充满了美妙的例子,强调了植物和动物共享的基因组遗产使它们能够对环境做出反应。看完《植物知道生命的答案》,你会以一种新眼光看待植物。

——格罗利亚·M. 科鲁齐(Gloria M. Coruzzi),纽约大学基因组与系统生物学中心的卡罗尔与密尔顿·佩特里教授

《植物知道生命的答案》生动、雄辩又具有科学准确性,浅近易读。如果你对地球生命感到好奇,而且正在寻找一本能给人深刻印象的介绍数百年来由仔细的科学实验所揭示的植物生活的书,那么我把这本迷人的书推荐给你。

——斯蒂芬·D. 霍珀(Stephen D. Hopper),英国皇家植物园邱园主任

如果你曾经对植物做出选择的方式和原因感到惊奇,那么《植物知道生命的答案》为你提供了答案。查莫维茨是把植物学的科学语言翻译成外行语言的大师。

——迈克尔·马利斯(Michael Malice),作家,哈维·佩卡尔(Harvey Pekar)《自我和傲慢》一书的主题人物,狂热的多肉植物爱好者

查莫维茨把智人读者直接带到了植物世界的鞋子里——或许我应该说带到了根里——让人设身处地地了解植物的境遇。看过这本书,你再不会视而不见地路过一棵植物,或是毫无感觉地摘取叶子了。植物的感官特性以及植物界和动物界共享的基因会让你大为惊奇,在你的脑海中拂之不去。

——伊丽莎白·托瓦·贝利(Elisabeth Tova Bailey),《野蜗牛吃东西的声音》的作者

核心内容

《植物知道生命的答案》这本书的中文版总共193页大约12万字左右。小编会用大约6000字转述书中精髓,再用1000字解读总结给各位亲!下面小编将为亲转述这本《植物知道生命的答案》。植物的生理反应与人类有着一定的相似处,而且他们还能对物理世界产生意识,是具有心智的生命。菜园里的莴苣一片油绿,看似平静,但植物学家通过实验观察告诉我们,莴苣时刻思考的就是有没有牙虫在啃噬自己的叶子,一旦出现牙虫,就必须制造有毒的化学物质把蚜虫统统杀光,这样才能保护自己茁壮成长!

在《植物知道生命的答案》这本书里,作者颠覆了人们对植物的传统认知,他根据大量科学实验提出新的观点及植物与人有着相似的感知方式,植物有视觉、触觉、嗅觉和方向感,甚至还有自己的意识和心智,并且能够把记忆遗传给后代。这本书的作者是来自美国的生物遗传学家和植物学家丹尼尔·查莫维茨,他在耶路撒冷希伯来大学获得遗传学的哲学博士,目前是以色列特拉维夫大学植物生物科学中心主任。他根据多年的研究成果撰写的这本《植物知道生命的答案》由世界科普杂志界的先驱品牌《科学美国人》出品,并且在2012年被评选为亚马逊十佳科学图书,介绍完这本书的概况和作者信息之后,下面的我会从这几个方面来给你介绍植物与人类的众多相似处,第一、植物的感知能力?第二、植物的定位系统是怎么运作的?第三、植物在一定程度上具有心智。

第一个内容:植物的感知能力。

植物的感知能力与人类有许多相似性,比如植物拥有视觉、嗅觉、触觉,和人类相比它们只是少了听觉和说话的功能而已,植物的视觉能力,虽然植物不能分辩出它面前的人是什么性别,但是作者根据多年来的实验观察,得出令人震惊的结论,在感知水平上植物的视觉和人类相比更要复杂一些。比如,植物能看到紫外线和红外线,还能够觉察到电磁波,而这些都是人眼根本看不到的,当然人眼能够看到的东西植物也能看到,还有植物能够分辨出什么时候是正午,什么时候是傍晚,也就是说他们可以感知时间,植物不仅知道光的方向和强度,还能看到光的颜色,甚至是光持续的时间,植物没有眼睛,却具有光敏色素,植物的光敏色素是一种色素蛋白质,它可以吸收红光,作用就是让植物感受外界的刺激和变化,帮助植物调节生长,从作者给出的实验结果来看,与人类的视觉相比植物能够看到的光谱的波长范围要更宽更广,由于植物没有神经系统,光线没办法转化成图像,可是光信号可以通过转化成各种指示,用来调控植物的生长。

作者告诉我们,植物可以通过光把水和二氧化碳转化成糖类,从中吸收养分,这说明光对植物来说不仅是一种信号,还是获取食物的来源,在以往关于植物的认知里,我们只是简单认为植物具有向光性,通过作者的讲解才知道原来植物的视觉功能超级强大,超出我们原先的认知水平,比如,有些喜光植物,如果看到自己处在阴影里就会加速生长,这样就能摆脱阴影,让自己接触到更多阳光,蒲公英就是这类典型,长在隐蔽地方的蒲公英生长速度会更快一点,只有这样他们才能够接触到更多的光照,然后我们再来说一种植物的嗅觉功能,与人类不同植物没有嗅觉神经,但能够产生一种植物激素叫乙烯,它的作用是帮助植物根据环境情况,调整生长发育过程,人类用语言交流,而植物靠的是乙烯沟通,通过这种交流,植物们就会对自己的生长状态随时进行调控,作者认为植物对乙烯的感应能力就类似于人类的嗅觉,植物不会说话却能够感应其他植物释放的激素,比如,把一个还很硬的鳄梨跟一个成熟的香蕉都放进纸袋里,鳄梨就会变软,再比如,只要划破几个成熟的无花果,那么整串无花果就会跟着成熟。

这些例子都说明植物嗅到乙烯以后可以做出相应的生理调控,这种嗅觉功能对于植物的生长具有两个作用:一是植物可以在干旱或其它恶劣环境下对生理状态作出相应的调整,二是如果遭到病虫害,可以释放出气味,其他植物通过嗅觉嗅到这种信号,就会赶快把自己保护起来,通过增强抵抗力,避免遭受病虫害。比如,年豆这种群居植物,如果有一株年豆遭受病虫害,它就会发出一种气味,其他的年豆嗅到这种气味儿,就能提前做好防病准备,虽然植物没有嗅神经,但依然能够察觉空气里的挥发物,并且还能把挥发物的信号转化成生理反应,这就说明植物是具有嗅觉的,只不过是通过与嗅神经不同的方式对挥发物信号作出反应。我们再说一下植物的触觉,从前我们认为植物是没有触觉反应的,作者提出,植物的触觉能力比人类更灵敏,并且在感知触碰的时候,植物和动物的反应具有许多相似的地方,这是因为植物和动物一样,都具有电化学信号传递机制,也就是说植物在受到触碰的时候会出现电运动现象,电运动是植物细胞内部的一种电子运动,它的作用在于引起植物细胞的收缩,让植物像高等动物一样进行活动。

在伯顿桑德逊观察捕蝇草的实验里,就检测到植物的这种电运动现象和动物神经的活动非常相似,还有含羞草被碰到时,它的叶子一动一动的,也是植物具有触觉反应的例子。植物具备的感受器与人类皮肤中的机械感受器相似,受到触碰以后产生的反应是为了判断环境,适应环境,调节成长发育。再说植物的听觉,这些针对植物生长的实验,试图说明在某种程度上,音乐对植物的生长具有一些作用,比如在高雅柔和的音乐中,植物会生长的更旺盛,在嘈杂混乱的声音下,植物会出现生长停滞,甚至枯死的结果,但作者通过近年来的实验观察得出结论,对植物生长起决定因素的并不是哪种音乐,而是热量。换句话说,音乐决定植物的生长的这种论调已经被作者证明是伪科学。作者通过实验证实植物的基因中有一种被称为聋子的基因,植物具有的这种基因,与导致人类耳聋缺陷的突变基因有着一定的相似性,这说明植物不具备听觉,植物还有聋子的基因发现让我们对植物的生长产生了新的认知,不论对植物播放什么音乐,他们都没有感觉,而有些植物在某些音乐下生长的好,并不是音乐对他们有作用,而是播放音乐的扬声器产生的热量,这热量才决定的植物种苗的萌发效率。用万寿菊种苗进行的实验里,不论对他们放什么音乐万寿菊种苗的生长都没什么影响,反倒是把扬声器与万寿菊做了隔离,控制热量对种苗的影响,种苗的萌发率才明显降低。这是为什么?作者举了个例子,植物属于榾柮生物,他们既不能随着季节迁徙,也不能在危险出现时逃跑,所以说声音信号对它们来说是毫无意义的,那既然如此有没有听觉对植物来说也就无所谓了。

第二个内容:植物的定位系统是怎么运作的?

作者首先引出了托马斯安德鲁奈特做过的一次试验,把蚕豆幼苗沿着不同的方向紧紧绑钉在木板上,这些蚕豆幼苗的根尖朝着任何方向,然后施加外力,让这些木板用较快的速度旋转,实验结束以后,奈特发现在离心力的作用下,植物的根是向着离心力的方向生长,植物的茎向着相反的方向生长,这说明植物能对离心力作出反应,还有一个实验是把植物幼苗上下倒着放,结果是植物幼苗的根就重新定向向下生长,可见植物对重力也能作出反应,这两个试验结合起来说明了什么?它们一起证明了植物能够感知外力,并且能对外力作出反应,这是因为在植物的根尖和内皮层中分布着一种植物细胞团,在这种细胞团内部还有一种致密球状结构,它们起的重力感受器的作用,所以这种致密球状结构被植物学家称为平衡时,它和人类耳朵里的耳时起的作用一样,都是为了感知重力,然后才能进行定位。

为了验证平衡时的重要性,科学家们通过磁场改变植物细胞的平衡时的位置,结果这些植物全部偏向一侧生长,,植物的这种习性被称作向地性,植物的这种向地性一直被人们当做是地球重力的影响。在以前的认知里,人们习惯把植物看成是静止的生命,是受外力摆布却被动生长的,在延时摄影技术还没得到应用时,达尔文就已经通过长时间的观察测量,发现植物在做一种重复性的螺旋状摇摆运动,螺旋状摇摆运动是指植物的一种转圈摇摆姿势,就像陀螺转圈一样,达尔文把这种运动称为回旋转头运动,他在实验里观察了蚕豆苗、野甘蓝、草莓和郁金香等植物,发现它们在生长过程中都跳这种转圈儿摇摆舞,植物的这种运动轨迹,说明植物在生长的同时也做着一种有规律的运动,说明植物不是被动生长,他们知道自己在空间中的位置,不然他的运动轨迹就不会有规律性。对于植物这种运动方式,科学家提出两种对立的假说来分析原因。达尔文认为,这种运动是所有植物的本能,又进一步推测植物是具有运动能力的,但是另外两位植物学家伊斯雷尔森和约翰森,他们猜测地球重力才是植物进行运动的原因。

植物本身是没有运动能力和运动意识的,这两种对立的假说说的问题无非就是植物的回旋转头运动与重力有没有关系?虽然这两种假说提出的时间比较早,可是直到最近几年国际空间站的功能健全以后,才有条件进行相关实验。实验证实了达尔文的猜想是正确的,因为在空间站几乎失重的条件下,植物仍然呈现出螺旋状运动,这说明重力只是植物回旋转头运动的促进条件,可不是必须条件,植物作螺旋状运动确实与植物的内部构造有着重要关系。有了感官去提供信息,不管有没有重力植物都在做着螺旋状运动,只不过在重力条件下这种螺旋状运动的幅度会更大些,那么这个实验的结论又说明了什么问题?说明了植物对重力作出反应的方式和人类相似,都赖感受器提供信息,这样才能确定方位,保持平衡,也就是说植物的定位系统是依靠细胞内部感受器来运作的。作者研究这几个实验的结果又进行了一番推理,植物从来就不是被动地活下去,它能感知重力、离心力,还能主动的进行生长结构的调整,而且植物细胞内部的平衡时还具有感受重力作用,所以植物对于自己的空间位置是具有意识的,他们能够分辨出上和下,说明植物是有方向感的,比如蚕豆苗就是个例子,就算是把它倒过来放置它的茎,也会朝着地面生长。

第三个内容:植物在一定程度上具有心智。

判断生物是否具有心智,首先得看看他是否具有记忆能力,作者提出植物具有一定程度的心智,就是以实验观察作为基础,从中得出结论,植物具有形成记忆、保持记忆、提取记忆这样的过程,我们捕蝇草的捕猎过程来举例,最开始有物体碰到刺毛时,捕蝇草就会对这个信息形成记忆,然后捕蝇草会把这个信息存储几秒钟时间就是保持记忆的过程,最后如果第二根刺毛被触动,那么这个信息就会重新获取,这是为提取记忆。作者通过一系列实验告诉我们,植物发出的神经信号与所有动物的神经信号存在着极大程度的相似性,当然这也对包括人类在内的,亚历山大沃尔科夫在实验中对捕蝇草使用了一种化学药剂,这种化学药剂同样也能抑制人类神经信号的通路,之后的不管怎么触碰捕蝇草的刺毛,捕蝇草都不会出现关闭不通气的反应,这就说明,植物的短期记忆能力是靠的电信号起作用的,对人类神经元起抑制作用的药剂,也对捕蝇草等其它植物产生作用,可见植物与人类的相似点是非常多的。比如,植物记忆涉及到的机制在人类记忆中也有涉及。举例说明:电化学梯度是人脑神经连接的必要条件,而植物细胞也是通过电流来传递信息的,这个电化学梯度就像细胞内部的通路一样是用来传递信息和感觉的,再举例:人脑中有一种信号传导系统,他在神经通讯记忆形成等方面起着重要作用。

其实植物也含有这种信号传导系统,它的存在也是为了在细胞间进行信号传导,可见植物细胞间的信号转换方式和人类神经元之间的通讯方式是非常相似的,植物记忆与及人类记忆的相似点是植物的记忆也能遗传,人类记忆可以通过书籍、资料等遗传,植物记忆靠的是细胞记忆的表观遗传机制,这种机制能够在一个生物体内,从一个季节传到另一个季节,还能够从上一代传给下一代。比如,上一代在外界胁迫下形成的对胁迫的记忆,保持了这种记忆并且传给后代,后代从这种记忆中提取信息,然后就能够做出相应的反应,这种反应突出表现在两个方面:一是遗传变异的增加。二是后代对外界的胁迫更有忍耐力。简单来说就是上一代记住过去的病虫害和天气条件,把这些记忆遗传给后代,这样的后代在恶劣环境下也能比上一代生长的更好,因为后代能根据遗传下来的记忆改变当下的生理状况。可见,植物具有储存和提取生命信息的能力。那么,植物是否具有智力?其实,关于植物存在智力的可能性,之前就曾经被人提出过,但是作者认为植物是一种无脑生物,而智力是针对有脑生物来说的,所以作者比较赞同的观点是:植物具有和人类相似的感知能力,能够对物理世界产生意识,也就是说植物具有一定的心智和意识,并且植物意识的运做过程与人类相似。

在华盛顿的4月和9月,虽说白天的光照时间差不多,但是樱花树绝不会选择在9月开花,因为他知道假如在9月开花,那么果实就不会完全成熟。秋天过后马上就是寒冬了,果实会被冻僵,所以樱花树通过感知环境以后就开始自觉调整开花时间,这就是植物具有心智和意识的表现,除了上面解读的这些,作者书中提出的关于植物的全新认知,还让我们看到我们与植物之间具有相同的生理特性,这是因为我们与植物有共同的早期原始,而各类植物经过大约20亿年的分别演化路线后,才形成了现在的这种结局。好,这本书的精髓解读到这里就基本描述完毕,如果你对这本书内容感兴趣,不妨读读全书。我们身处智能时代,它是社会发展的大趋势,可能会造福人类,也可能会给人类造成各种各样的困难。不管怎样我们只能接受而无法拒绝,因为我们都一样生活在趋势的大潮中.......下面接入本书总结阶段......

解读总结

《植物知道生命的答案》这本书是丹尼尔·查莫维茨多年的研究成果落地成书,几个世纪以来我们不断惊异于植物的多样性和形态。在《植物知道生命的答案》这本书中,对植物如何体验世界给以严谨而引人入胜的描述,包括植物颜色还有它们所遵守的时刻表等等。通过着重介绍遗传学等领域的全新研究成果,作者带领我们走进植物的内在世界,他把它们的感觉和人类感觉做对比,揭示出如下事实——我们和向日葵及栎树的共同之处是什么。作者在书中展示了植物自己如何分辨上和下的,如何知道邻近同类已经遭到一群饥饿甲虫侵害的,植物是否能够欣赏人类播放的音乐,或者是否更偏好于巴赫那旋律优美的连复段。通过对植物触觉、听觉、嗅觉、视觉以至记忆的考察,作者促使我们不得不去思考:植物会不会对周围环境有意识?

捕蝇草是怎样知道闭拢叶子的时机的?它真的能感觉到昆虫微小细长的腿吗?樱花树又是怎样知道何时应该开花的?它们真的能记住天气吗?《植物知道生命的答案》这本书对我们踏过的草丛、我们嗅过的花朵、我们爬过的树木给予了深度关注,让我们能够更好地理解科学和我们在自然界中的位置。本书思想核心为以下三个部分:让我们从更多的领域,重新了解植物的生命价值。植物是一种拥有强大感觉能力和一定意识的智慧生物。它们能看、能闻、能根据外界环境自动调整成长发育。植物的感知方式与人类相似,虽然不具备人类的情感,但能够进行定位和记忆功能,并且还有自己的意识和心智。

一、植物拥有强大的感觉器官

在这本书里,作者提出非常具有颠覆性的观点:植物与人有着相似的感知方式,并且具备记忆力和方向感,甚至还拥有意识和心智。植物并不是没有感知能力的生命,它能够看到紫红外线和各种电磁波,而人类的眼睛却没有这种功能。它们能看到光的颜色,分辨出时间。这是因为,植物细胞内部含有的色素蛋白质,能够让植物感受到外界的刺激和变化。植物嗅到植物激素以后,就能根据激素传递的信息,调节自己的生长发育过程,这样可以有效降低病虫害的威胁。通过植物细胞的收缩,植物就能进行活动,还能判断环境,适应环境,根据外部条件,做出自我调整。但是,植物只具备视觉、触觉和嗅觉,却不具备听觉。因为在植物的基因里,有一种“聋子基因”,它与导致人类出现听力障碍的突变基因,是有着相似性的。这也说明,听高雅的音乐能促进植物生长的说法,是一种伪科学。

二、关于植物的“定位系统”

植物具有感知外力的功能,对于外力的变化,植物也能做出反应。在植物的根尖和内皮层分布有一种植物细胞团,在这些细胞团里,含有致密球状结构,它们的作用在于,帮助植物感知重力,进行定位,保持平衡。植物这种感知外力的功能,是如何发现的呢?作者列举出植物研究学领域具有代表性的实验:达尔文以蚕豆苗、野甘蓝、草莓和郁金香等植物作为研究对象,在通过长时间的观察、测量之后发现,植物在生长过程中,进行转圈摇摆的姿态,并且还具有重复性。正是因为植物能感知到自己的空间位置,所以,转圈摇摆运动具有规律性。这说明,植物具有一定的运动能力。在国际空间站的功能健全以后,在达尔文这个实验的基础上又进行了新的实验:在几乎失重的条件下,植物仍然进行转圈摇摆姿态。现在可以肯定,植物的运动能力,确实与它的内部构造有着重要关系,而外力对植物运动的影响,只影响着植物运动的幅度大小。

三、植物不是低等生命

与我们的传统认知不同的是,植物具有一定程度的记忆能力。书中用捕蝇草的“捕猎”过程来举例说明,植物具有形成记忆、保持记忆、提取记忆的完整过程。亚历山大·沃尔科夫在针对植物神经的实验中,对捕蝇草使用了一种化学药剂,用来抑制捕蝇草的神经系统,结果,捕蝇草对外界的刺激就失去了反应。这种化学药剂,对人类神经也有抑制作用。通过这个实验说明,植物在神经感觉方面,与人类是有着相似性的。人类的记忆过程,是靠着大脑内神经元之间相互通讯。植物的记忆过程,也是这样。植物细胞内部,通过电流来传递信息。并且,植物的记忆力还具有遗传性。植物的上一代能够把生长过程中的气候变化、病虫害等记录、储存下来,并且还能把这些记忆内容遗传给后代,后代在恶劣的气候条件下,就会根据遗传下来的记忆,自动调整当下的生理状况,这样就能更好地适应外部环境。

通过实验观察,作者强调了植物具有一定的心智和意识。书中特别举例生长在华盛顿的樱花树为佐证,樱花树能够通过感知环境,调整开花时间,来说明植物具有心智和意识。但作者也提醒我们:植物和人类的整个感觉体验,虽然具有相似性,但毕竟还是存在本质区别的。最大的区别就在于,人类有脑,而植物无脑。根据现有的实验结果和科学理论,作者进行推论:我们与植物有着共同的早期遗传史,这就是为什么,人类与植物之间会具有某些相同的生理特性。同时,这也改变了我们以往对植物的认识:植物不是低等生命,它能像人类那样,主动调整生长状态,而不是在恶劣的气候环境中,被动地生长。并且,植物对物理世界的变化,也做出一定程度的反应,这说明它们是具备感觉能力的。

让小编着迷的并不是本书传递给我们的新知,而是一个植物学家竟然可以把科学研究的新成果写得这样有面有点有层次。记得小时候每摘一片叶子,都有喜欢闻一下味道的习惯;长大后,对植物更有很深的情结。解读这本书以后,对植物的各个特性有了更深入的了解,所谓推己及人,人类是这样的,那植物呢?本书介绍还引用了其它科学家们应用不同的思路,不同的实验方法来验证他的想法也非常精彩,让人脑洞大开。现在高科技的强力支持,数据模型分析的进步,信息的快速传播,对植物的研究和十几二十年前有很大的不同。这本书各种和生活契合的点,也大大地满足了自我扩展八卦新知的需求:水杨酸甲酯是止痛膏的主要成分,也未曾想到水杨酸是加强植物免疫系统的“防御激素”;表观遗传学的概念也并未如我想象中深不可测;那么水果即使是挂在树上,也有可能被附近的其他水果散发的乙烯气体催熟,暂时未找到网上盛传的吃被催熟的水果容易引起早熟的科学依据,有待以后继续八卦,哈哈,真的很有意思。

真心是一本可爱又迷人的科普知识读物,切入点挺特别也容易让人理解,作为对生物学这种实验性科学有着小小特殊爱好和情感的人会觉得非常亲切,将实验对象放在不同环境下进行实验得出相同或不同的结果能让强迫症患者产生难以言表的快感。好,这本书的其它精彩文字图片,均在文后的下方,欢迎您来互动阐述您的想法,我把这本书非常实用的细节精华基本为您转述出来见上文,附加了小编个人对植物和生物学方面问题的初步理解,您可以点击文本复制粘贴为已所有,为什么我这样慷慨?因为无论你是否署名我的作品它都是我的思想和精神,这是无法改变的,历史已经证明了这一点,有时间后缀您的想法和问题。书后我们有找时间一起切磋学习,共同进步。解读总结到这里全部结束了,就到这里吧,我们下本书再会!

作品精选

1983年,两个科学家团队公布了一项和植物通讯有关的惊人发现,这让我们对从柳树到棉豆的所有植物的了解都有了革命性变化。这些科学家声称,树木可以彼此警告食叶昆虫即将到来。在这些较为浅显的结论背后,是令人震惊的暗示。报道这些研究的新闻很快在大众文化中传播开来,不光是在《科学》杂志上,连全世界的主流媒体都在谈论“会说话的树”。

戴维?罗兹和戈登?奥里安斯是华盛顿大学的两位科学家,他们注意到,如果一些柳树邻近的其他柳树已经被天幕毛虫6所侵害,那么天幕毛虫就不太会在这些柳树的叶子上大吃特吃。罗兹发现,在病树附近的这些健康柳树能够抵抗这些毛虫,是因为它们的叶子含有酚类和单宁类物质,这使得叶子的味道对毛虫来说变得很差,而在病树的那些易遭噬食的叶子里就找不到这些物质。因为科学家在病树和它们健康的邻居之间找不到任何物理上的联系——它们并不共享相同的根系,枝条彼此也不接触——罗兹推测病树一定向健康柳树传达了一种借空气传播的外激素信息。换句话说,病树向邻近的健康柳树发去了信号:“小心!加强防备!”

仅3个月之后,达特茅斯学院的研究者伊安?鲍德温和杰克?舒尔茨发表了一篇影响重大的论文,支持了罗兹的报告。鲍德温和舒尔茨一直与罗兹有联系,他们不像罗兹和奥里安斯那样监视在野外开放环境下生长的树木,而是设计了条件高度可控的实验。他们研究的是在不透气的有机玻璃笼中种植的杨树和糖槭7幼苗(大约1英尺8高)。实验中一共用了两个有机玻璃笼。第一个笼子里面有两个居群的幼苗——有15株幼苗各有两片叶子被撕成两半,另15株幼苗则未受损伤。第二个笼子里面是对照组幼苗,自然,它们都没有损伤。两天之后,在受伤幼苗其他的叶子中发现有很多化学物质的含量升高了,这些物质包括已知能够阻碍毛虫生长的有毒酚类和单宁类物质。在对照组笼子中的幼苗体内则没有这些物质含量升高的迹象。然而,这一实验最重要的结论是,和受伤幼苗在同一笼子中的未受损伤幼苗的叶子中,也发现酚类和单宁类物质的含量有显著增长。鲍德温和舒尔茨提出,只要是受损的叶子,不管是在他们的实验中被撕损的叶子,还是在罗兹的观察中被昆虫摄食的柳树叶子,都会释放一种气体信号,使伤树可以和未受损伤的树木通讯,结果,那些未受损伤的树木会保护自身免受即将来临的昆虫侵害。

这些早期的有关植物通讯的报告常常被科学共同体中的其他人拒绝接受,他们认为这些研究要么缺乏正确的对照组,要么虽然得出了正确的结果,却夸大了其意义。与此同时,大众媒体却热情接受了“会说话的树”这个观念,把研究者的结论都拟人化了。不管是《洛杉矶时报》、加拿大的《温莎星报》,还是澳大利亚的《时代报》,新闻市场都在为这个观念走火入魔,登载的消息都有类似下面这样的标题:“科学家翻动新树叶,发现树木会说话”,“嘘,小小的植物有大大的耳朵”。《萨拉索达先驱论坛报》的头版标题则是“科学家相信,树木会说话,会彼此回应”。《纽约时报》1983年6月7日的主社论标题甚至是“当树木说话时”,在这篇文章中,作者推测“会说话的树木的树皮比立枯病更狠”9。所有这些公众媒体的关注都不足以使科学家接受鲍德温和他的同事提出的化学通讯的想法。但是在最近十年中,植物通过气味来通讯的现象已经在包括大麦、绢蒿和桤木在内的大量植物身上得到了反复验证,而在那篇开创性论文发表之时刚刚离开学院的年轻化学家鲍德温,则继续了他卓越的科研生涯。

尽管植物通过靠空气传播的化学信号受到邻近植物影响的现象,现在已经是公认的科学事实,许多疑问还仍然存在:植物真的在彼此通讯(换句话说,有目的地彼此警告即将到来的危险)吗?还是说,健康的植物只是在窃听受侵害植物的独白,后者本来不想被人听到它在说话?当植物向空气中散发气味时,这真的是交谈的一种方式吗?还是说它只是在释放气体?植物会呼叫帮助、警告邻居的想法富有寓意、充满拟人化的美感,但这真的反映了信号传递的原始意图吗?

为了解决这些问题,墨西哥伊拉普阿托高等研究中心的马丁?海尔及其团队在最近几年里一直在研究野生棉豆(Phaseolus lunatus)。海尔知道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。在他研究的早期,也就是千年之交的时候,海尔在德国耶拿马克斯?普朗克化学生态学研究所工作,鲍德温也在那里工作,当时是(现在也是)系主任。就像在他之前的鲍德温一样,海尔也想知道棉豆为什么要释放这些物质。

海尔和他的同事把已经被甲虫侵害的棉豆植株放到与甲虫隔离的植株旁边,并监测不同叶子周围的空气。他们从3棵不同的植株上选择了总共4片叶子——从一棵已经被甲虫侵害的植株上选择了两片叶子,一片叶子已被取食,一片叶子还未被取食;从一棵邻近的但仍然健康的“未受侵害”植株上选择了一片叶子;又从与甲虫或受侵害植株隔绝一切接触的一棵植株上选择了一片叶子,作为对照组。他们用一种叫作气相色谱—质谱分析的高级技术(在电视剧《犯罪现场调查》中对这一技术常有展现,香水厂在研发新香水时也要用到它)来鉴定每片叶子周围空气中的挥发物。

海尔发现,同一棵植株上被取食的叶子和健康叶子释放的气体中,其挥发物完全相同,而作为对照组的叶子,其周围的空气却完全不含这些物质。此外,与受到甲虫侵害的植株相邻的棉豆健康叶子周围的空气中也含有挥发物,而且和在被取食的植株那里监测到的物质也相同。这些健康植株同样也不太可能再被甲虫摄食。

这一组实验显示,未受害的叶子如果与受害叶子邻近,就可以在防御昆虫上具备优势,这证实了早先研究的结论。但是海尔仍不相信受害叶会向其他植株“说话”,警告它们近在咫尺的侵害。相反,他怀疑邻近的植株恐怕是像窃听一样“窃嗅”了受害植株的内部信号,这个内部信号本来是发给同一植株的其他叶子的。

海尔用一种简单而精巧的方法改进了实验设置,以检验他的假说。他把两棵棉豆植株彼此靠近放置,但用塑料袋把受害叶密封了24小时。这回当他再检查和第一次实验相同的4种类型的叶子时,结果就有所不同了。受害叶仍然释放和以前相同的化学物质,同一棵豆蔓上的其他叶子和邻近植株的叶子现在却和对照组植株一样——它们周围的空气中没有这些物质。

海尔和他的团队打开包裹受害叶的塑料袋,利用一个通常用在电脑芯片上给电脑降温的风扇,把受害叶周围的空气吹往两个方向:其一是向同一棵豆蔓上端的相邻叶子吹,其二是向远离豆蔓的空气中吹。他们检查了从茎蔓高处的叶子散发出来的气体,测量了它们产生的蜜汁量。被受害叶散发的气体吹拂到的叶子自己开始散发同样的气体,并同时产生蜜汁。没有暴露在受害叶散发的气体之中的叶子则没有变化。

海尔实验示意图

上面两幅图显示,海尔让甲虫侵害以灰色表示的叶子,然后检查同一株豆蔓和相邻另一株豆蔓上其他叶子周围的空气。上左图显示两株豆蔓上的所有叶子周围的空气中都含有相同的化学物质;上右图则显示当海尔把受害叶用塑料袋隔离之后,它们周围的空气异于两株豆蔓上所有其他叶子周围的空气。下面两幅图显示了海尔的第二个实验。他把来自受害叶的空气要么吹向同一株豆蔓的其他叶子(下左图),要么吹离这些叶子(下右图)。

这个结果意义重大,因为它揭示,从受害叶释放的气体对于这一植株保护其他的叶子免受侵害来说是必需的。换句话说,如果一片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,这就好比在中国长城的烽火台上点火是在警告即将到来的袭击一样。通过这种方式,“嗅”到了受害叶散发的气体的叶子对于接连而至的暴力侵害有了更强的抵抗力,这就保证了植株自身的存活。

那么那些相邻的植株呢?如果它离被侵害的植株足够近,那就能从被害植株叶子之间的内部“对话”中获益。邻近的植株窃听到了附近的嗅觉对话,从中获取了关键信息,有助于它保护自身。在自然界中,这种嗅觉信号可传播至少几英尺(不同的挥发性信号传播的距离有远有近,这取决于它们的化学性质)。就棉豆而言,它们天然就喜欢群居而生,这对于实现一株有难、八方知晓的目标来说是足够了。

当邻近植株被噬食时,棉豆究竟闻到了什么东西?正如在菟丝子实验中描述过的“番茄香水”一样,“棉豆香水”也是多种气味的复合混合物。2009年,海尔和韩国的同事合作,分析了从被害植株的叶子散发出来的各种挥发物,以便确定化学信使究竟是什么。这里的关键在于鉴定那种明显负责与其他叶子进行通讯的化学物质。他们比较了遭受细菌感染的叶子所散发的物质和遭受昆虫取食的叶子所散发的物质。在这两种侵害下叶子释放的挥发性气体成分类似,唯有两种气体不同,才可以区别这两种侵害。受细菌侵害的叶子会释放一种叫作水杨酸甲酯的气体;被害虫摄食的叶子就不会释放这种气体,但会产生另一种叫茉莉酸甲酯的气体。

水杨酸甲酯在结构上和水杨酸非常相似。在柳树皮中可以找到含量丰富的水杨酸。事实上,古希腊医生希波克拉底就已经描述了一种从柳树皮提取的、能够缓解疼痛和退热的苦味物质,现在已知就是水杨酸。古代中东的其他文明也用柳树皮入药,美洲原住民也是如此。多个世纪以后,我们知道水杨酸是阿斯匹林(乙酰水杨酸)的化学前体,而水杨酸本身也是现代的许多除痤疮洗面奶的关键成分。

尽管柳树是水杨酸的一个众所周知的天然来源,人们从中提取水杨酸已经很有年头了,但其实所有的植物都会制造或多或少的水杨酸。植物同时还制造水杨酸甲酯(顺便一提,这是奔肌15膏油的重要成分)。可是,植物为什么要生产止痛药和退热药呢?其实正如其他任何植物化学物质(即植物制造的化学物质)一样,植物并不是为了人类利益才制造水杨酸的。对植物来说,水杨酸是加强植物免疫系统的“防御激素”。当植物被细菌或病毒侵害时就会生产水杨酸。水杨酸可溶于水,它就从植物受感染的地方释放出来,通过维管系统到达植物的其他部位,发出细菌正在入侵的信号。植株的健康部位于是做出反应,开始进行多种方式的防御,要么杀死细菌,要么至少阻止瘟疫的扩散。在有的防御过程中,植物会在感染区域周围构筑一道由死细胞组成的壁垒,阻止细菌向植株其他部位移动。有时你能在叶子上见到这些壁垒,它们看上去是一些白点。在这些白点所在的叶片区域,细胞实际上是自杀了,这样它们附近的细菌就不能向远处扩散了。

从更广的层面上看,水杨酸在植物和人体内的功能是相似的。植物用水杨酸帮助其避免感染(这意思就是说,植物在生病时会用到水杨酸)。而我们遇上引发疼痛的感染时,自古以来就应用水杨酸治疗,现在又应用了其现代衍生物阿斯匹林。

回到海尔的实验上。在受到细菌侵害后,实验所用的棉豆散发水杨酸甲酯,这是水杨酸的挥发性形态。这个结果证实了十年前由拉特杰斯大学的伊利亚?拉斯金实验室所做的另一项工作,即水杨酸甲酯是烟草在遭受病毒感染后产生的主要挥发物。植物可以将可溶于水的水杨酸转化为挥发性的水杨酸甲酯,反之亦然。要理解水杨酸和水杨酸甲酯的不同之处,可以这样想:植物尝到水杨酸,而嗅到水杨酸甲酯。(正如我们所知,味觉和嗅觉是紧密相关的感觉。主要不同就在于,我们用舌头尝到可溶于水的物质,而用鼻子嗅到挥发性的特质。)

在海尔把受感染的叶子用塑料袋包起来的时候,他隔绝了水杨酸甲酯从受感染的叶子飘往同一株豆蔓或邻近植株未受感染的叶子的过程。而当来自受感染的叶子的气体吹到未受感染的叶子之上,使它终于“闻”到水杨酸甲酯的时候,这片叶子就通过叶片表面微小的开口(叫作气孔)吸入这一气体。一旦进入叶片深处,水杨酸甲酯就重新转化为水杨酸,而我们已经知道,这就是植物在生病时所服用的药物。

作品目录

植物知道生命的答案

一、植物能看到什么

植物学家达尔文

马里兰猛犸:不停生长的烟草

奇妙的光周期现象

遗传学时代的失明植物

植物和人类一样有“视觉”

二、植物能嗅到什么

未有解释的现象

菟丝子的喜好

“会说话的树”

植物的嗅觉很灵敏

三、植物能感受到什么

捕蝇草

含羞草的电运动

起负面作用的触碰

植物和人类的触觉

四、植物能听到什么

摇滚植物学

聋子基因

植物是聋子?

五、植物如何知道身在何处

植物也能分辨上下

运动激素

跳舞的植物

有平衡感的植物

六、植物能记住什么

捕蝇草的短时记忆

对创伤的长时记忆

植物也要经历春化

“记忆”也会遗传?

植物也有智力?

结语

致谢

索引



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