植物的自我保护策略

消除压力 依靠“健忘”

像我们大多数人希望能够忘记生活中紧张有压力和不愉快的时刻一样，植物或许也已经进化到了这样的程度，用忘记压力的本领面对极其难以预测的环境。

之前的研究表明，植物能编译“长期记忆”，用来存储有关周边环境的信息，并将其遗传给后代。许多草类和野草使用一种被称为表观遗传学的遗传性记忆，将化学基团附加在DNA上，以便开关基因，帮助适应干旱等困境。燕麦草是欧洲常见的一种多年生植物，似乎能够记住干旱。和此前未经历过干旱的植物相比，它们能够更好地抵抗阳光照射造成的伤害。这样的经历能帮助典型的植物产生必要的蛋白和化学物质，以防压力环境重新出现。植物能够在代际之间保存这种记忆，有时会通过逐渐出现的后生机制，从而影响这些基因是否表达。

但是新的发现表明，植物不但具有“记忆”能力，而且“忘掉”的本事也不差。澳大利亚国立大学的植物学家彼得・克里斯普博士和同事一起从事植物记忆的研究工作，他们在搜索对类似压力事件的记忆案例之后注意到，植物的记忆通常是例外的，而且不是规则的。植物可能有几个组织花费很大能量编译在某些时候并不需要的基因，因此在权衡利弊时对此前的经历产生记忆具有益处，但是同样也有坏处。生长在干旱地区的植物如果传递适应干旱的记忆，生长就会受到阻碍。例如，在干旱环境中生长的辣蓼草在将其收到的环境压力传递给种子后，会使它们的根部生长缓慢。即使种植在不干旱的环境中，幼苗也往往较小。

“压力记忆可能会不利于适应环境，阻碍植物的恢复，影响它们的生长和潜在的产量。”克里斯普博士指出，“对于植物来说，在某些情况下学会忘记可能更为有利。因此，恢复处理过程需要在重新设置和记忆形成之间保持平衡。”

研究人员说，植物必须采取平衡措施，以确保生存下去。总体来说，植物似乎很“健忘”，有“忘记”记忆某些压力事件的能力，即使在未来可能会阻碍它们的生长发育。克里斯普博士解释道，植物是否会保留记忆，取决于经过环境压力之后发生了什么。它们在此“恢复期”内要么巩固压力反应并在基因上有所表现，要么恢复到此前的状态。如果要生成新的记忆，它们需要生成影响自己DNA的蛋白，从而决定其未来的表现。这种记忆形成需要满足一种叫做RNA腐败的过程。在细胞内，双链DNA在被转译成蛋白之前，会被转变为单链DNA。RNA腐败能够调节转化成蛋白的RNA分子数量，并扰乱和压力相关联的RNA分子，从而阻止记忆形成。

“植物的‘健忘’本领似乎比记忆本领更高，我非常赞同这种观点。”德国波恩大学植物智慧与行为专家弗兰蒂塞克・巴拉斯加表示，“但是植物也有‘短期记忆’，这样的记忆并不依赖于DNA和RNA。”

面对“攻击” 释放气体

花瓶中的花香令人陶醉，刚刚割下的嫩草让人神清气爽。然而，科学家的研究发现，割草时闻到的香味是植物受到伤害时释放出的化学物质，用以干预动物的攻击并希望能保护自己。在知道了植物也可能会感觉到疼痛之后，我们的愉悦肯定会随之大减。

德国波恩大学应用物理研究所的研究人员发现，植物在遭受“攻击”时会释放气体，这其实是一种痛苦的“喊叫”。与此同时还会发射声波，这不仅仅只存在于一种或是一类植物中，包括黄瓜与大量观赏花卉在内的许多植物都能发射声波。研究人员确定，虽然人耳无法听见，但是这些声波也是植物的一种求生本能。植物利用各种各样的化学物质，释放有毒化学攻击，或是吸引益虫，以达到保护自己的目的。这种反应在植物体内根深蒂固，其实也是它们之间的一种沟通方式。

波恩大学科学家弗兰克・朱利曼博士在证实植物语言存在的基础上，研制出了能够探听植物语言的激光驱动麦克风。首先将植物叶子或根茎切开，整个切面会释放出乙烯气体，接着用钟形玻璃容器收集这种气体。气体分子开始轰击标准激光束，然后产生振动，形成麦克风能够探听到的声波。他用激光驱动麦克风获取了来自健康植物“冒泡”的声音，但在受到穿刺威胁时上升为尖叫声，甚至被小虫啃咬也会有所影响。

该项研究可以帮助科学家计算出哪些水果和蔬菜有可能会保鲜更长的时间，如开始变质的黄瓜会发出一种刺耳的聒噪声，可以将其从更新鲜的黄瓜中挑出来。“植物实际上并不会痛苦地尖叫，但在气体排放时能听到不同的痛苦声音信号。”朱利曼博士指出，“植物受到的压力越大，麦克风收到的声音信号就越强。”

美国纽约州立大学植物生理学家伊恩・鲍德温的研究证实，当植物的叶子被昆虫咀嚼时，身上所发生的反应与动物抑制疼痛和创伤的反应几乎一样。它们会释放出一种激素，类似于动物受到伤害时释放的内啡呔。有趣的是，在植物组织表面喷洒阿司匹林或布洛芬之后，会像在动物身上喷洒此类药物一样能消除伤痛反应。

发现敌情 坚决自卫

之前的研究表明，植物的生长受到声音能量的影响，它们会对音乐、风和触感等做出回应。密苏里大学的最新报告指出，研究人员在对这种行为进行了声音和化学分析之后，确定植物会对毛毛虫咀嚼植物时发出的声音发出自卫性反应。

这项研究由海蒂・阿佩尔教授和雷克斯・科克罗夫特教授合作进行，前者是密苏里大学农业、食品和自然资源学院和邦德生命科学中心植物科学部门的高级研究科学家，后者在密苏里大学生物科学部门工作。他们把毛毛虫放在拟南芥上，这是一种与卷心菜和芥末相关的小型开花植物。

两位科学家利用激光和位于植物叶子上的反光材料，测量出叶子针对毛毛虫的咀嚼做出的运动。接着将毛毛虫进食振动的录音播放给第一组植物“听”，而另一组植物则是静音环境。随后毛毛虫以这两组植物为食，研究人员发现之前“听”到进食振动的第一组植物会产生更多芥末油，而对于很多毛毛虫来说，芥末油是一种毫无吸引力的化学物质。

“我们从事的研究是第一个展示植物如何对生态相关的振动做出反应的例子，我们发现进食的振动暗示着植物细胞新陈代谢的变化，创造了更多自卫性化学物体以阻挡毛毛虫的进攻。”阿佩尔教授指出，“不可思议的是植物常常暴露在不同的振动之下，包括微风或者不同的昆虫声音，这些声音拥有某些与毛毛虫进食振动相同的声学特征，但它们却不会导致植物产生自卫反应，增加化学防御。这暗示着植物能够从周围环境中其他的振动来源中，区分出进食振动的形式。”

在谈到未来的计划时，两位科学家表示下一步研究重点包括如下三个方面：一，植物是如何感知振动的；二，这些复杂的振动信号里哪些特征是重要的；三，机械振动是如何与其他形式的植物信息相互作用以产生针对害虫的自卫性反应的。

“植物检测昆虫进攻的方式有很多种，但是进食振动可能是植物遥远部分感知攻击并开始增加防御的最快方式。针对这种化学物质防御，毛毛虫的反应是爬开，因此利用振动来提高植物的自卫可能对农业有所用处。”科克罗夫特教授强调，“这项研究也拓宽了研究植物行为的窗口，展示了植物针对外界影响拥有很多与动物一样的反应，即使这些反应看起来有所不同。”

一些研究人员认为，植物之所以会对毛毛虫咀嚼它们的声音做出回应，在于可能听到自己被“吃”掉的声音，这些紧急信号的存在能证明植物也拥有痛觉。但另一些人却怀疑，由于植物没有大脑或是神经系统，因此不可能拥有痛觉。

还有的科学家认为，植物是通过一种能量进行相互交流的。这种能量是微弱的光，可以被测量出来。研究人员甚至设想，通过“剩余能量放大器”使这种光转变成可以看得见的光。不管是通过高频声音还是通过光，随着科学技术的不断发展和科学研究的不断深入，科学家们最终一定会破译植物的语言之谜。