自然阅读第8期:奇妙的植物——《植物知道生命的答案》

“没有蝉鸣就不是夏天”。——小鱼同学困居城市的感慨

2014年6月29日(周日)上午9:30——11:30,自然笔记第八期读书会在奥森公园南园举行,大家伴着蝉鸣鸟啼,分享读书心得,探讨奇妙的植物,在炎炎夏日中觅得一份清凉。

与会人员有:主持人 邓安庆、 书记员 簋儿; 荔枝、吴彬彬、黄邓军、熊凯、布瓜,共7人。

《植物知道生命的答案》的作者丹尼尔 查莫维茨成长于美国宾夕法尼亚州,大学就读于哥伦比亚大学,并在耶路撒冷希伯莱大学获得遗传学的哲学博士,现任以色列特拉维夫大学植物生物科学中心主任。

这本书的译者刘夙有着深厚的植物学知识和扎实的文字功底,翻译的非常好,完全中国化的语言,不像很多译著,满满的外国味道。

作者以拟人化的笔触,列举大量的科学实验,从视觉、嗅觉、触觉、听觉、方向感和记忆力六个方面讲述了植物对外界刺激的反应。

书的“序”中有一段话是读这本书的钥匙,在阅读时要时刻谨记,才能真正了解作者的意图,不会产生偏差。“植物并没有中枢神经系统,哪一株植物都没有大脑,不能协调来自它全身的信息。然而,一株植物的各个部位仍然是紧密关联的。与光、空气中的化学物质及温度有关的信息,持续不断地在根和叶、花和茎之间进行交换,这样才能让植物更好地适应环境。我们不能把人类行为和植物在它们的世界中的活动方式等同起来,但当你看到我在这整本书中使用的那些通常只用于表达人类经验的词语时,我希望你能理解我的用心。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(或是拥有各种情感的脑中输入了所有感觉)。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?”

读书会通过个别朗读的方式精读了前两章的大部分科学实验。在大自然中放声朗读是件很惬意的事情,在朗读声中,大家对科学家如何对植物进行实验,如何得出现有结论有了详尽的了解,理解了植物对外界环境刺激的反应。同时,还通过相互间的讨论,分享心得,交流知识,加深印象,解除疑惑。

一、视觉

什么是视觉?视觉不仅是察觉电磁波的能力,也是对这些电磁波做出反应的能力。那植物能感受到什么样的光,又能做出什么样的反应呢?

植物靠蓝光知道向哪个方向弯曲(通过生长素的分泌实现),这称为植物的向光性。达尔文父子通过实验证实了植物有向光性,并且证明了植物是通过其茎尖细胞中的向光色素感应到蓝光而产生的向光性。

植物靠叶子中的光敏色素感受红光和远红光,其中红光告诉植物早晨的开始,远红光则标志着夜晚的来临。植物靠红光测量夜晚的长度,靠红光和远红光的交替测算它们获得了多少光,控制开花的时间,这称为植物的光周期现象。

隐花色素是一种蓝光受体,主要功能是根据光照来重新调节昼夜节律钟。隐花色素吸收蓝光,然后向细胞发出信号,表明现在是白天。植物靠这种内在的昼夜节律钟调控许多生理过程,比如叶子的运动和光合作用。在这一点上,人类也有生物钟。在蓝光控制昼夜节律这个现象的分子水平上,植物和人类是用一模一样的办法“看到”蓝光。

延伸讨论:现实生活中看到过洛阳的牡丹移植到广州种植,每天晚上给牡丹照射灯光,一段时间后暂停照射,春节前几天恢复照射,几天后牡丹就盛开了。这是一个典型的利用植物光周期现象的例子。

思考:这种种植方式会对植物造成伤害吗?

二、嗅觉

什么是嗅觉?嗅觉是通过刺激而感知气味和芳香的能力。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,因此,可以说植物是有嗅觉的。通过视觉和嗅觉的定义,我们总结出:所谓植物的感观就是指植物能接受刺激,并作出生理反应,二者缺一不可。

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。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,保证了植株自身的存活。邻近的植株窃听到附近的嗅觉对话,从中获取关键信息,有助于保护自身。

植物通过叶片表面微小的开口(叫做气孔)吸入气体,嗅到气味。截止到2011年,在植物体内的挥发物受体中只确认了乙烯受体。

植物为什么会演化出接受乙烯后催熟的机制?

果实在嗅到乙烯后会加快成熟的速度,但它们之间的乙烯信号传递并不是为了我们演化的,实际上这种植物激素是作为一种调控因子而演化的,它可以使植物对诸如干旱和受伤这样的环境胁迫做出反应。所有植物在生活史的整个过程中都会天然产生乙烯,成熟果实产生的乙烯不仅保证了整个果实均匀地成熟,还使邻近的果实也成熟,释放出更多的乙烯,引发一场由乙烯诱导的成熟连锁反应。这对于保证种子的传播也有优势,一批果实在乙烯诱导之下变熟后,可以集中在一起展示,动物们吃喝完毕,在日常活动的时候就传播了种子。

另一种有意思的植物——菟丝子,它不停地在空中甩它的茎尖,通过番茄茎发出的味道成功定位番茄所在的位置,然后把自己的茎缠绕其上。网上qq视频中有菟丝子甩茎尖的视频,感兴趣的同学可以搜来看看。

书39页讲德莫拉埃斯做菟丝子实验,有一句话:“作为对照,她又把一些用于制造番茄气味剂的溶剂涂在棉签上……”,有人不清楚这种制造番茄气味的溶剂是什么?布瓜同学提出一种观点:这里的溶剂是指萃取或溶解番茄茎提取物的一种液体。

经查证,溶剂是一种可以溶化固体、液体或气体溶质的液体,继而成为溶液。溶剂通常是透明,无色的液体,他们大多都有独特的气味。因此,此处的溶剂应该就是前面她制造番茄气味剂时溶解番茄茎提取物的液体。她这样做,是为了证明菟丝子不是被溶剂的味道所吸引,而是被番茄茎提取物的味道所吸引。布瓜的观点是正确的。

延伸学习:53页提到了“外激素”

外激素:动物可以将激素分泌到体外,使同种属的其他动物感受到这种外激素。外激素在很多动物中存在,从单细胞动物一直到哺乳动物。动物可以通过外激素来告诉其他动物自己的行为和内分泌状态,它们可以载有动物的社会和性状况信息。

在密集型住所生活的女性,其月经周期会变得同步,已知这是受汗液中的气味暗示的结果。另外有研究显示,仅仅闻到女性流出的与负面情绪相关的无气味的眼泪,就可以降低男性体内的睾酮水平,抑止其性欲。

延伸讨论:由同一植株内部交流警告信息想到了人体的免疫系统。荔枝有医学背景,给大家讲了人体免疫的知识。关于人体是怎样调动自己的免疫系统对抗病毒入侵的,是一个很复杂的过程,推荐一个BBC的纪录片《人体奥妙之细胞的暗战》,里面有详细生动的讲述。

思考:植物在受到细菌或病虫害侵害时会产生水杨酸(酯),而水杨酸是人类退烧镇痛用的,不知道人类用这种药对付病菌的原理跟植物对付病虫害的原理是不是一样的?

三、触觉

书中以我们熟悉的含羞草和捕蝇草为例讲述了植物的触觉。

电运动:主要通过叶枕细胞使叶子动起来。叶枕细胞通过控制钾离子进出细胞而把水分泵入泵出,使细胞壁松弛或饱满,从而控制叶子运动。

叶枕细胞的原生质体含有钾离子,当原生质体钾离子浓度高时,水分穿过细胞壁进入细胞,支撑细胞壁,叶子就硬挺起来。受到触碰后,钾离子离开细胞,钾离子浓度降低,水分也离开细胞,细胞壁松弛,因而叶子就下垂。

四、听觉

目前没有确凿的实验证明植物有听觉。

聋子基因: 聋子基因其实是一种肌球蛋白,植物需要肌球蛋白保证根毛发挥正常功能,使它们能从土壤中饮水并找到矿物质。人类则需要肌球蛋白帮助内耳毛发挥正常功能,最终帮助我们具备听力。

在拟南芥中发现了跟耳朵失聪相关的基因,并不代表植物具有听力。

思考:“人类则需要肌球蛋白帮助内耳毛发挥正常功能,最终帮助我们具备听力”。这个我们仅指人类吗?还是所有具备听力的动物?

五、方向感

本体觉使我们不用看也能知道身体不同部位彼此间的相对位置,它属于非失去不能留意的感觉,比起其他感觉来,我们对本体觉不太容易获得直截了当的理解。本体觉牵涉到内耳信号和全身某些特殊神经信号的协调输入——其中,内耳传递平衡感,那些特殊神经则传递位置信息。有两种主要的、相互关联的身体过程依赖于本体觉 ——静止时意识到身体各部位之间的相对位置(静止意识)和在运动时意识到身体各部位之间的相对位置(运动意识)。

植物的根总是向下生长,而茎总是向上生长,这就是植物的方向感。达尔文父子发现植物的根尖(根冠的细胞中)有“重力感受器”,能即刻感知到重力,向上传递信息,并告诉植株哪个方向最适合其生长。

航天飞机最终证实:植物需要平衡石来感知重力。根靠根尖的平衡石判断方向,茎靠内皮层的平衡石判断方向,人靠耳石感受平衡。

植物的螺旋运动:(通过空间站实验证明)重力不是运动的必需条件,而是修饰和放大植物这种内在运动的必需条件。回旋转头运动的确是植物的内禀行为,只是这种行动需要在重力条件下才能得到最充分的表现。

六、记忆

顶端优势:植物的顶芽优先生长而侧芽受抑制的现象称为顶端优势。植物在生长发育过程中,顶芽和侧芽之间有着密切的关系。顶芽旺盛生长时,会抑制侧芽生长。如果由于某种原因顶芽停止生长,一些侧芽就会迅速生长。

小时候在家里种庄稼,庄稼长到一定程度要“掐心”,就是把顶端的芽掐掉,促使侧枝生长。否则庄稼会不停往上长,只长个子不长果实。书中提到的“顶端优势”解释了这一现象。

本章探讨植物有没有智力,笔者感觉探讨这个问题没有意义。人也是从自然界一步一步演化来的,是自然界的一部分。人所具有的能力不过是为了适应环境,很多内在机制跟其他生物是相似的甚至是从一个基因演化而来的。生物在进化过程中仅取其所需,有用的保留下来,没用的就退化。比如地下水中生活的鱼,眼睛就退化了。你能说有眼睛的鱼就比没眼睛的鱼高级吗?“只保留有用的”这个原则是保持进化高效的有力保障。在适应环境的角度,人和其他生物是一样的,都是进化的成功者。

在写会议记录时参考了前几期读书会的会议记录,借鉴了很多经验,在此向之前的各位书记员表示感谢。另外谈一下我自己对读书会的建议:

  1. 可以号召与会人员自愿写读书笔记,形式不限。
  2. 借鉴华东区的经验,请一个主讲人,有时甚至可以走出去,结合书的内容进行观察。这种形式和大家围坐一起边读边讨论的形式可以穿插进行。
  3. 读书会要提前精心准备,无论形式如何,知识量一定要多,这样大家的收获才会大,才会有参加读书会的动力。
自然阅读8-1
坐在奥森公园的树林中,很惬意
自然阅读8-2
书记员簋儿在认真地记录
a14494a200c687b
大家在热烈讨论
自然阅读8-4
朗诵书中的篇章
自然阅读8-5
小伙伴们的合影
- -- -

发表评论

电子邮件地址不会被公开。 必填项已用*标注