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1700232973 植物不但有触觉,还有方向感。即使把种子埋在黑不见光的土壤中,感受不到阳光指引方向,种子萌发时仍是芽叶朝上,根伸往土壤深处。假如把幼苗拔出来,在地上平放一段时间,幼苗的根会向下弯曲,扎进土壤中,而茎叶部分则朝上弯曲生长。植物的根往土壤深处生长,这种趋势叫向地性;植物茎叶背向地面往上生长,这种趋势叫负向地性。
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1700232975 植物为什么会有向地性和负向地性?主要的根源在于地球重力的影响。根冠是植物的重力感受器,指引根系的向地性生长;植物内皮层也能感应重力,指引茎部的负向地性生长。在根冠和内皮层细胞中,含有一种叫平衡石的致密球状结构。正因为平衡石密度较大,所以无论植物朝向哪个方位,它总会落在细胞最下端,而植物就是根据平衡石判断方向。这与人类依靠耳石来维持平衡是不是有些异曲同工之妙呢?
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1700232979 家里的观赏植物长势喜人,总会让人忍不住伸手爱抚一番,但如果“爱抚”过多,植物长势反而不见得好。因为触碰导致植物生长迟缓,这种现象就被称为接触形态建成(thigmomorphogenesis)。这是植物保护自己、适应环境的一种方式。
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1700232981 接触形态建成机制是植物TCH基因(“触摸”的英文单词touch的缩写)所构建的。碰触植物会激活TCH基因,使它合成更多钙调蛋白,导致植物生长变得迟缓。如果野外的植物常遭狂风暴雨,植物能从枝叶接触的风雨判断出自己处于恶劣环境,于是激活TCH基因,让自己长得矮小一些,免得过多的枝叶被“雨打风吹去”。一个典型的例子就是黄山上的“迎客松”,这些树的树枝都向一侧生长,而终年强劲的山风正是“罪魁祸首”。
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1700232986 黄山上的迎客松(摄影:尹烨)
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1700232988 农业中有个词叫“打顶”,也就是在植物还是幼苗的时候,就把植物的顶芽摘掉,这样顶芽两侧的侧芽会发育为枝条,使植物枝繁叶茂。但如果事先把幼苗一侧的叶子摘掉,过一段时间之后再去除顶芽,被摘除叶子那边的侧芽仍然不会发育,这也属于植物的“创伤记忆”——如果植物的一侧经常受到外界伤害,那一侧的枝叶也就心灰意冷,干脆停止生长了。
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1700232990 同理,捕蝇草也有记忆,其机理是基于电流的。我们换个角度解释一下刚才提到的捕虫过程:捕蝇草第一次被触碰时会引起一个动作电位,导致钙通道开启,钙离子浓度上升,但此时的钙离子浓度不足以让捕虫夹关闭;当第二次受到触碰时,钙离子浓度继续升高到一定程度,驱使水分进入捕虫夹的叶片,导致捕虫夹迅速闭合。但如果第一次碰触后没有后续的碰触,钙离子浓度会逐渐下降,如果间隔较久才触碰第二次,钙离子浓度也无法达到使捕虫夹闭合的标准。这与人类和动物的短时记忆生成有点相似。
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1700232992 有些花卉需要经历长时间的低温,才能形成花芽,这一过程叫春化。这也是植物的自我保护机制之一,为的是确认冬天已经过去,然后才放心开花结果。如果在冬天之前开花,果实便会在严冬中冻坏。冬小麦就是要经历低温才能开花结子,所以古代有句谚语:“冬天麦盖三层被,来年枕着馒头睡。”
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1700232994 研究发现,植物的春化和开花位点C基因(flowering locus C,简称FLC基因)有关,这是个显性基因。低温会抑制植物FLC基因的表达,阻碍植物开花。等气温回升后,FLC基因才会表达,植物才会正常开花。等植物花期过后,FLC基因重新被抑制,阻止植物在秋季开花,直到下一个冬天过后才能春化开花。这说明植物可能有“长期记忆”,可以记住自己开花的季节。
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1700232996 植物不仅会靠电信号传递信息,在它们体内还有多个化学信息物质受体,跟动物的神经信号传递颇为相似。譬如,人脑中的谷氨酸受体是神经通信和记忆形成的重要组成部分,而植物的谷氨酸受体也参与了细胞之间的信号传递。
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1700232998 正所谓万物有灵。虽然目前仍未知植物是否真的存在意识和“情绪”,但人类应该敬畏自然,尊重每一个生命。也许,随着科学的发展,在将来的某一天,我们还真有机会跟植物进行交流,不至于再“泪眼问花花不语”了呢!
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