植物知道生命的答案
特別想推薦一本書：《植物知道生命的答案》，作者是美國生物學(xué)家丹尼爾·查莫維茨。
很多時候，我們都聲稱自己是“植物殺手”，我想，大多數(shù)情況是因為我們根本還不了解植物，不知道它們到底需要什么。而這本書，通過專業(yè)卻不生硬的講解，帶我們一同尋找植物的秘密，幫助我們走進它們的世界，發(fā)現(xiàn)生命的答案。
我不敢說，看過書之后你一定會成為植物達(dá)人；但是我相信，它會幫助你與植物之間建立起一種紐帶，你會更加知道如何與它們相處。
第一期：植物的視覺
你是否想過，植物能看到你？
實際上，植物無時無刻不在監(jiān)視著它周圍可以看到的環(huán)境。
它們知道你是否走近，知道你什么時候站到它們旁邊；還知道你穿的襯衫是藍(lán)色的還是紅色的，知道你是否給房子刷過顏色，知道你是否曾把它棲息的花盆從客廳的一端搬到另一端。
當(dāng)然，植物并不能像你我那樣能“看到”畫面。它們無法區(qū)別一位輕微謝頂?shù)闹心昴凶雍鸵晃婚L著棕色卷發(fā)的微笑著的小女孩。但是，它們的確能夠通過多種辦法看到光，還能看到一些我們只能在腦子里想象的顏色。
一、植物的向光性
達(dá)爾文在他的最后一本著作中闡明了一個觀點：“幾乎所有的植物都是向著光彎曲的”。
1864年，與達(dá)爾文同期的一位叫尤利烏斯·馮·薩克斯的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)：藍(lán)光是誘發(fā)植物向光性的主要顏色，植物對其他顏色的光一般都視而不見。
而后，達(dá)爾文父子通過實驗發(fā)現(xiàn)：植物的“眼睛”在莖尖。
達(dá)爾文父子讓一盆金絲雀虉（yì）草在一間完全黑暗的屋子里生長了幾天。然后，他們在離花盆12英尺5的地方點燃一盞很小的煤氣燈，燈光很昏暗，使他們“無法看見幼苗，也無法看到用鉛筆在紙上畫的線”。然而，只過了三小時，?草就明顯地向這昏暗的燈光彎過去?了。彎曲總是發(fā)生在幼苗的同一部位——莖尖以下大約一英寸6的地方。
此后，他們又做了?一個現(xiàn)在已經(jīng)成為植物學(xué)經(jīng)典的實驗：檢驗了五株不同幼苗的向光性，如下圖所示：
a.?第一株幼苗沒做任何處理，其行為表明實驗條件可引發(fā)向光性。
b.?第二株切掉了莖尖。
c.?第三株用一個不透光的小帽罩住莖尖。
d.?第四株用一個透明玻璃小帽罩住莖尖。（玻璃可以透過光）
e.?第五株用一個不透光的管子遮住其中間部分。
如圖所示，莖尖部位能見到光的小苗產(chǎn)生了向光行為。由此，達(dá)爾文父子證明：向光性是光照射到植物苗稍的結(jié)果。苗稍見到光，把信息傳遞到植物的中部，使他向著光的方向彎曲。這是植物的原始視覺。
二、光周期現(xiàn)象——短日照與長日照
1906年，馬里蘭州南部山谷中，煙農(nóng)發(fā)現(xiàn)了一個新的煙草品系，其生長似乎無休無止，被命名為“馬里蘭猛犸” 。但問題是，如此強健的品系，卻只生長、不開花，煙農(nóng)根本無法收獲種子進行再次播種。
1918年，美國農(nóng)業(yè)部的兩位科學(xué)家懷特曼·加納和哈利·阿拉德開始著手調(diào)查其中的原因。
他們把馬里蘭猛犸種在花盆里，一組植株置于室外田中，另一組植株在白天置于田中，但每天下午都移到一間陰暗的棚屋里。他們發(fā)現(xiàn)，僅僅簡單地限制植株“看到”的光，已足以使馬里蘭猛犸停止生長，開始開花。換句話說，如果馬里蘭猛犸暴露在夏天的漫長日照之下，它會一直長葉；但如果它經(jīng)歷了人為制造的短日照，就會開花了。
這個現(xiàn)象叫作光周期現(xiàn)象，它告訴我們：植物會測算它們獲得了多少光。
之后數(shù)年的實驗則揭示：很多植物就像馬里蘭猛犸一樣，只在日照較短的時候開花。這些植物叫作“短日照”植物，菊花和大豆就屬于短日照植物。有些植物的開花則需要長日照，如鳶尾和大麥就是如此，這些植物叫作“長日照”植物。
此后，光周期現(xiàn)象給科學(xué)家們帶來了新的思考：植物測量的是白晝的長度還是黑夜的長度？它們看到的是什么顏色的光呢？
大約在二戰(zhàn)期間，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)：只要在半夜快速點亮燈光再關(guān)掉，就可以控制植物的開花時間。例如大豆（短日照植物），只要在半夜點亮幾分鐘燈光，就可以讓它在短日照條件下仍不開花。反之同理。
這也就表明：植物測量的是連續(xù)黑暗時期的長度。運用這種技術(shù)，花農(nóng)可以通過調(diào)控溫室中的夜間光照來調(diào)節(jié)花期。
三、光周期現(xiàn)象——光敏色素
科學(xué)家們還發(fā)現(xiàn)：植物們只對夜晚的紅色閃光有反應(yīng)。而另外有一種“遠(yuǎn)紅光 ”——波長比鮮紅色光略長（多在日暮時分看到）——可以消除紅光對植物的效應(yīng)。也就是說在長夜條件下不能正常開花的鳶尾，在半夜給它們一個紅色閃光，它們會開出花朵。但如果紅光之后緊接著再給它們照射遠(yuǎn)紅光，它們又不開花了，如此類推，幾秒鐘照射足矣。好像它們體內(nèi)有一個由紅光和遠(yuǎn)紅光控制的開關(guān)。
后來，科學(xué)家瓦倫·巴特勒及其同事證明：紅光效應(yīng)和遠(yuǎn)紅光效應(yīng)都是由植物中的單獨一種光受體引發(fā)的，這種受體叫作“光敏色素”（phytochrome）。紅光使光敏色素活化，轉(zhuǎn)化為能夠接收遠(yuǎn)紅光的形態(tài)。遠(yuǎn)紅光使光敏色素失活，轉(zhuǎn)化為能夠接收紅光的形態(tài)。在自然界中，早晨，植物看到紅光醒來，傍晚看到遠(yuǎn)紅光，便知道應(yīng)該“休息”了。通過這種辦法，植物能夠測量自己在光照和黑暗中的時間，借此便可以相應(yīng)調(diào)整其生長進程：。
達(dá)爾文對向光性的研究告訴我們植物的“眼睛”在莖尖，對光做出反應(yīng)的部位則在莖中部。但是，與之不同的是：植物感知紅光的光敏色素在葉子，只要有一片葉子中的光敏色素接受了光的提示，便可以發(fā)出信號，在整株體內(nèi)傳播開來。
四、光受體
我們已經(jīng)知道植物就是通過各種各樣的光受體來“看見”外面的世界。例如：能看見某個方向的藍(lán)光受體（向光色素）；為了開花能看見紅光和遠(yuǎn)紅光（光敏色素受體）。還有沒有其他的光受體呢？
20世紀(jì)80年代早期荷蘭瓦赫寧根大學(xué)的馬爾滕·科爾恩內(nèi)夫則告訴我們：植物體內(nèi)還有著各種各樣的光受體，它們共同指導(dǎo)著植物的生長進程。
科爾恩內(nèi)夫的實驗材料用的是擬南芥，他處理了一批DNA產(chǎn)生突變的擬南芥種子，然后把幼苗種在各種顏色的光，尋找比別的幼苗長得高的幼苗。最終發(fā)現(xiàn)，擬南芥至少有十一種不同的光受體：有的告訴植物何時萌發(fā)，有的告訴植物何時向光彎曲，有的告訴植物何時開花，有的讓植物知道夜幕何時降臨，有的讓植物知道光線暗淡，還有的能幫助植物知道準(zhǔn)確時間。
所以， 在感知水平上， 植物的視覺要比人類視覺復(fù)雜得多。
事實上，對植物來說，光不僅是信號，還是食物（光合作用）。植物們無法移動身體去覓食，為了彌補這種不足，就必須擁有“搜尋和捕捉光 ”的本事。它們通過各種各樣的光受體去感知來自光的信息，從而知道應(yīng)該如何生長、如何獲取營養(yǎng)，何時該開花、何時該結(jié)果、何時該繁殖。
例如： 植物要在降雪之前的秋季開花結(jié)果，它們又如何知道秋天已至？還是光敏色素告訴它們夜晚已經(jīng)逐漸變長了。
五、隱花色素——生物鐘
隱花色素是植物體內(nèi)不同于向光色素的另外一種藍(lán)光受體。
普遍來說，人類視覺媒介的光受體和植物體內(nèi)的光受體是不同的。最特殊的就是——隱花色素，它同時存在于植物和動物體內(nèi)。其最顯著的一項功能就是——控制生物鐘。植物像動物一樣，具有名為“晝夜節(jié)律鐘”的生物鐘。隱花色素吸收藍(lán)光，向細(xì)胞發(fā)出信號，表明現(xiàn)在是白天。植物體內(nèi)的節(jié)律鐘就會據(jù)此調(diào)控生理過程。
如果人為地改變植物的晝夜周期，它也一樣會有時差反應(yīng)，需要幾天才能調(diào)整過來。例如：正常情況葉片在傍晚合攏、早晨張開，突然顛倒光照周期，會讓它在黑暗中（本來應(yīng)該是白天時刻）張開，但是幾天之后又會和新的光暗周期同步。這就是受到了隱花色素的提示。
簡單來說，這一期我們簡要了解了植物的“眼睛”，也就是體內(nèi)的各種類型的“光受體”，通過它們來感知外面的環(huán)境，從而對自身進行調(diào)控以適應(yīng)環(huán)境進行生長。不過，這也只能是大體的簡述，大自然的神秘豈是可以用語言簡要概括的？
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