植物，沒大腦有“智商”

如果讓你用某個(gè)字眼來描述植物，你肯定不會(huì)用“聰明”來形容它們。如果有人說你像植物一樣有遠(yuǎn)見，你肯定認(rèn)為是在諷刺你。但是有些科學(xué)家卻認(rèn)為，植物的“智商”可能被過于低估了，它們不僅能夠計(jì)算，有遠(yuǎn)見，而且記得曾經(jīng)歷的事情。

有植物學(xué)家稱，植物能夠預(yù)測將來會(huì)出現(xiàn)的問題，并決定如何避免這些問題。我們知道，正在生長的植物嫩芽能夠感知周圍植被。綠葉吸收紅光而反射紅外線，植物可以識(shí)別從紅光到紅外線的光度變化，而這種變化又可以反映附近的綠色植被情況。植物可以預(yù)測這種情況將會(huì)產(chǎn)生的后果，認(rèn)真籌劃將來最可能在哪里遇到競爭和遮擋，并采取必要的預(yù)防措施或者進(jìn)攻手段。除了與其他植物“勾心斗角”外，植物和食草動(dòng)物之間也存在激烈的戰(zhàn)爭，并非“人為刀俎，我為魚肉”的被動(dòng)受害者。

與“外家”爭奪資源

在植物界，普遍存在“非親不認(rèn)”的觀念?？茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)，植物與其他不同種的植物遭遇時(shí)，相互間的競爭往往更激烈。當(dāng)植物發(fā)現(xiàn)周圍的“鄰居”與它們沒有共同遺傳體系時(shí)，便會(huì)投入更多精力，發(fā)展：壯大自己——加快促進(jìn)根部生長，與“外家”的暗中爭奪地下資源。這個(gè)現(xiàn)象讓科學(xué)家感到好奇這些植物是靠什么來辨認(rèn)親戚的呢?

有科學(xué)家認(rèn)為，每個(gè)植物家族特有的蛋白質(zhì)或化學(xué)信號(hào)，可能被分泌在周圍土壤中，并被其他植物的根系發(fā)現(xiàn)。也就是說，植物可能有一套感知同種類植物蛋白質(zhì)或化學(xué)信號(hào)的體系，如果它的根與其他植物的根系緊密地靠在一起，它就會(huì)分辨出對(duì)方是否與自己是同一種類。當(dāng)然，植物的這種認(rèn)親方式還需要進(jìn)一步的確認(rèn)。

向競爭對(duì)手“投毒”

對(duì)于強(qiáng)有力的競爭對(duì)手，植物會(huì)使用“惡毒”的手段，將對(duì)手排擠走，甚至殺死對(duì)手。

在俄羅斯境內(nèi)，有一種高大的歐洲云杉，喜暖，與其共同生活在烏拉爾地區(qū)還有另外一種云杉，叫做西伯利亞云杉，這種云杉矮小，耐寒。但是，歐洲云杉對(duì)西伯利亞云杉沒有采取包容的策略，而是悄悄奪取后者的養(yǎng)分，讓對(duì)手“斷炊”，這樣，千年過去后，西伯利亞云杉就被歐洲云杉趕出了自己的領(lǐng)地，被迫向寒冷的烏拉爾山脈高處撤退。

有的植物做事更絕，向競爭對(duì)手暗中“投毒”，非得要了對(duì)方的性命不可。在美國西南部的平原上，生長著一種山艾樹，它十分霸道，在它生長的地盤上，從不允許任何植物生存，連一根雜草也不放過。在這些地方，放眼望去，除了山艾樹和它的表親“肉葉刺莖藜”，再?zèng)]有別的植物。

植物學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)，山艾樹對(duì)付競爭對(duì)手是靠分泌出一種有毒物質(zhì)，給生長在它的勢力范圍之內(nèi)的其他植物“投毒”，這樣就達(dá)到了獨(dú)霸一方的目的。

主動(dòng)尋求“益友”

植物把根伸入地下，吸收養(yǎng)分和水分。為了能夠更加茁壯地成長，有些植物還會(huì)從事一些“社交活動(dòng)”。如地下有許多細(xì)菌都來想占它們的便宜，但并不會(huì)給它們帶來什么好處，對(duì)于這種沒有什么用的朋友，植物就會(huì)大門緊閉，拒之于千里之外；但對(duì)于對(duì)自己發(fā)展有益的細(xì)菌朋友，它們不但會(huì)四門大開，熱情擁抱，還會(huì)主動(dòng)前去巴結(jié)呢。

如豆科植物就會(huì)主動(dòng)巴結(jié)對(duì)自己生長有益的根瘤菌?？茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)，根瘤菌是生長在豆科植物根部的像瘤子一樣的菌塊，與豆科植物共生。它能吸收并固定大氣中的氨，以此給植物提供肥料，同時(shí)吸收植物中的碳水化合物作為自身的營養(yǎng)。但周圍的細(xì)菌千千萬，豆科植物又如何巴結(jié)它們呢?科學(xué)家通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，根瘤菌含有一種名為“Nod因子”的信號(hào)分子，讓豆科植物非常著迷，它們的根部只要遇到這種分子，馬上會(huì)主動(dòng)上前巴結(jié)，與其結(jié)為“盟友”，從而為其所用。

科學(xué)家正在研究，希望盡快讓谷類作物也能借鑒這種“巴結(jié)術(shù)”。

比“鄰居”長得更快

高腳棕櫚樹的莖長在支持根上，舉出地面。當(dāng)周圍植物妨礙采光和吸收養(yǎng)料時(shí)，它會(huì)采取非常明顯的規(guī)避行為——它向有陽光的一側(cè)長出新的支持根，陰影中的根系則漸漸凋萎，整株植物就移到了陽光充足的地帶。

植物學(xué)家發(fā)現(xiàn)，植物一旦“發(fā)現(xiàn)”附近生長著其他植物，便生長得比它們的“鄰居”更快，或者它們形成一種折中的生長模式，來對(duì)付相互沖突的各種信號(hào)。這時(shí)候，它們看上去就像聰明、復(fù)雜的決策者。

有植物學(xué)家認(rèn)為，這種現(xiàn)象只是由遺傳密碼決定的機(jī)械反應(yīng)。也有科學(xué)家認(rèn)為，很多植物表現(xiàn)出的行為適應(yīng)性，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了反射或受遺傳密碼控制的程度。植物的根可以根據(jù)土壤中礦物質(zhì)和水分的梯度分布而生長，但它們并不總是采取這種簡單模式。

科學(xué)家研究了一種名為活血丹的匍匐草本植物的“覓食”行為。如果扎根在肥沃土壤中，它們就生出更多的枝、芽和葉，也會(huì)更快地形成團(tuán)狀的根，以充分吸收養(yǎng)分。然而，如果扎根在貧瘠土壤中，它們伸展得更快、更廣，就好像正在逃離此地一樣，同時(shí)根狀莖變細(xì)，分枝形成變少。這意味著新芽距離母體植株更遠(yuǎn)，正在積極尋找新的肥沃土壤。實(shí)驗(yàn)還表明，活血丹的同系植物可以感覺到競爭者根系的存在，即使周圍還有充足的養(yǎng)料，它們也會(huì)轉(zhuǎn)向其它地區(qū)發(fā)展。

“培訓(xùn)”螞蟻當(dāng)保鏢

螞蟻為植物趕走害蟲，植物用蜜汁作為酬謝，這是自然界常見的情景?？茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)，這種互惠關(guān)系的實(shí)質(zhì)可能并不是看起來那么簡單。他們發(fā)現(xiàn)，螞蟻喝下蜜汁后，會(huì)對(duì)動(dòng)物蛋白產(chǎn)生渴望，從而變成貪婪的昆蟲獵食者。也就是說，植物“培訓(xùn)”螞蟻充當(dāng)自己的保鏢，而不僅僅是用報(bào)酬來“雇用”他們。

亞利桑那州的沙漠中生活著一種仙人掌，它的蜜汁能吸引4種螞蟻?？茖W(xué)家在仙人掌下面放上肉和糖為誘餌，觀察螞蟻的活動(dòng)，同時(shí)在附近不產(chǎn)生蜜汁的植物下面也放上誘餌。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，仙人掌附近的螞蟻更喜歡吃肉，不管是哪一種螞蟻。

研究人員將實(shí)驗(yàn)室里培養(yǎng)的毛蟲放在仙人掌上。結(jié)果，攻擊毛蟲最兇的螞蟻正是那些對(duì)肉表現(xiàn)出最強(qiáng)烈興趣的螞蟻。隨后，研究人員結(jié)合螞蟻的數(shù)目和攻擊毛蟲的兇猛程度，來衡量一棵植物上的螞蟻對(duì)昆蟲的威脅性。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，這棵植物上的“螞蟻軍團(tuán)”威力越強(qiáng)，植食性昆蟲就越少，植物的蜜汁使螞蟻?zhàn)兂闪四芰Ω鼜?qiáng)的“保鏢”。

植物的學(xué)習(xí)與記憶

有人說：世上沒有兩片相同的葉子。的確，每株植物都是一個(gè)個(gè)體，沒有兩粒種子會(huì)長成完全相同的植株，即使它們具有相同基因，或生長在看上去完全相同的環(huán)境里。植物能對(duì)15種以上的感官信號(hào)作出反應(yīng)，比如光、化學(xué)物質(zhì)、水、重力、土壤質(zhì)地、損害等，并對(duì)這些信號(hào)加以綜合和比較，從而調(diào)整自己的生長狀態(tài)。

科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，植物的信號(hào)系統(tǒng)和動(dòng)物的神經(jīng)系統(tǒng)非常相似。植物利用細(xì)胞膜之間的電壓變化把電子信號(hào)從一個(gè)細(xì)胞傳遞到另一個(gè)細(xì)胞，類似于我們神經(jīng)中傳遞的行為電壓。正如我們有痛覺神經(jīng)一樣，這些電壓可以報(bào)告植物哪個(gè)部分受到了傷害。在植物細(xì)胞內(nèi)外，傳遞信息的化學(xué)物質(zhì)有很多和人類腦細(xì)胞內(nèi)外負(fù)責(zé)加工信息的物質(zhì)完全相同。

植物和動(dòng)物進(jìn)行學(xué)習(xí)和記憶的分子基礎(chǔ)也是相似的。當(dāng)動(dòng)物受到重復(fù)威脅——例如某種使它們吃了就生病的食物或者它們不斷碰觸的電網(wǎng)，它們學(xué)會(huì)更迅速地避開時(shí)，電子信號(hào)的速度和強(qiáng)度都會(huì)在幾分鐘內(nèi)提高。如果威脅一直持續(xù)，這種強(qiáng)化的警醒將導(dǎo)致基因編碼和蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)永久改變，在細(xì)胞間建立更多通道和連接。

植物如果感覺到缺水，那么，與動(dòng)物類似的信號(hào)細(xì)胞會(huì)命令植物建立更多感覺渠道，關(guān)閉氣孔，并采取其他控制細(xì)胞內(nèi)水分流失的措施。長期如此，植物的基因表現(xiàn)形式和蛋白質(zhì)合成率就會(huì)改變，細(xì)胞壁變厚，葉子變小。最終，這種植物將長出更多的根，而芽和葉將減少。

靠乙烯傳送信息

科學(xué)家一直力圖弄明白，以刺槐葉為食的非洲羚羊，為什么會(huì)在它們拒吃的樹旁餓死?？茖W(xué)家在對(duì)死亡動(dòng)物的尸體解剖中發(fā)現(xiàn)，由于丹寧含量很高，它們的胃里有大量不消化的樹葉。

有關(guān)這個(gè)問題的實(shí)驗(yàn)仍在進(jìn)行。有人帶了一組學(xué)生，拿著棍子敲打刺槐的樹枝，敲碎樹葉，每隔一刻鐘對(duì)樹葉進(jìn)行一次分析，他們發(fā)現(xiàn)丹寧的數(shù)量有規(guī)律地增加。在遭受了兩個(gè)小時(shí)的虐待后，丹寧的含量達(dá)到了起初的2.5倍。遭到襲擊后的1 00個(gè)小時(shí)，剌槐樹葉里的丹寧比率才恢復(fù)正常。于是，研究人員又重新開始實(shí)驗(yàn)，赦免了幾棵樹。這些樹位于一棵挨揍的樹半徑3米的范圍內(nèi)，它們產(chǎn)生的丹寧也都增加了。這說明樹木之間必然通過傳播媒介存在某種聯(lián)絡(luò)。

科學(xué)家認(rèn)為，植物間的聯(lián)絡(luò)是通過一種十分簡單的氣體，這種氣體分子只包含2個(gè)碳原子乙烯(分子式C₂H₄)。這是一種氣體荷爾蒙，從一棵植物散發(fā)出來，對(duì)鄰近植物產(chǎn)生影響。我們都知道，乙烯在水果成熟過程中發(fā)揮著作用，因?yàn)樘O果在成熟時(shí)大量散發(fā)的乙烯居然會(huì)加快附近的綠香蕉變黃的速度。

乙燃能加快水果的成熟，促進(jìn)葉子產(chǎn)生丹寧。我們確定乙烯為一種聯(lián)絡(luò)的媒介，它至少起了傳送信號(hào)的作用。

植物是很有經(jīng)驗(yàn)的化學(xué)家，它們不但運(yùn)用乙烯，還利用其他的氣體來傳播信息。我們現(xiàn)在知道，受毛毛蟲攻擊的玉米植株會(huì)散發(fā)出雞尾酒的氣味，吸引胡蜂來消滅毛毛蟲。當(dāng)卷心菜遭到有名的菜粉蝶啃咬時(shí)，也有類似的戰(zhàn)略：它們發(fā)出一種能吸引小胡蜂的氣味。于是，胡蜂在粉蝶的幼蟲中產(chǎn)卵，將部分幼蟲消滅。

松樹與甲蟲的生死決斗

當(dāng)食草動(dòng)物不停地吞食植物時(shí)，植物發(fā)展了防御能力，比如，植物讓身上長出荊棘。但是，植物更擅長以化學(xué)物質(zhì)來保護(hù)自己。

在美國西部松樹林中進(jìn)行的，以山區(qū)松樹為食的一種甲蟲，一直就和那里的扭葉松和西黃松廝殺得難分難解。這是一種生存死亡之爭，要么是甲蟲殺死松樹而繁衍后代，要么是松樹殺死甲蟲而存活下去。

第一只甲蟲在松樹上鉆了一個(gè)洞，深入到了黑暗的樹身內(nèi)部。當(dāng)它剛剛鉆進(jìn)去，松樹就開始了反攻。它開始?xì)⑺滥切﹦?chuàng)口附近的細(xì)胞，用黏稠的松脂去淹沒進(jìn)犯的甲蟲，粘結(jié)它的道路，堵塞它鉆開的孔洞。松脂涌進(jìn)洞口，甲蟲們就立即把松脂清除出去。這一斗爭也許要持續(xù)幾天或者幾個(gè)星期，然后甲蟲們才能開始擴(kuò)大空間的咬嚙活動(dòng)，有了足夠的開闊空間，它們才能產(chǎn)卵。松樹體內(nèi)流出松脂十分黏稠，可是甲蟲卻能夠從松脂中爬出，也能把松脂弄到一邊去，總之它們能夠不被粘住。

那些松樹分泌的松脂含有一種被稱為萜烯的特殊化學(xué)物質(zhì)，它能毒化空氣，使甲蟲新開辟的孵化室充滿毒氣。萜烯就是那種使松林聞起來有一種特殊氣味的物質(zhì)。

當(dāng)松樹力圖用一團(tuán)死細(xì)胞和有毒的膠質(zhì)黏液來困殺甲蟲時(shí)，全力反擊的雌甲蟲也在召喚自己的盟友，幫助它戰(zhàn)勝強(qiáng)大的敵手。

雌蟲從松脂中開出一條路來，邊爬邊吃一些松脂，還把松脂中一些萜烯轉(zhuǎn)變成一種特殊的、揮發(fā)性的香氣。這香氣的誘惑力很大，轉(zhuǎn)眼之間就有成百上千的同類甲蟲飛臨這棵樹，然后不待號(hào)令便動(dòng)手，一齊向樹干中間鉆起來。

這些甲蟲在樹上鉆洞，松樹就向外釋放毒素，通常情況下松樹會(huì)打敗對(duì)手，甲蟲們或者被殺死，或者被迫遷往別處。可是有的時(shí)候，由于甲蟲的數(shù)量過大，松樹的抵抗就會(huì)被壓倒，甲蟲就會(huì)在被征服的松樹上定居下來，在那里繁衍后代。

與天敵的斗爭

馬鈴薯和西紅柿沒有采用松樹那樣的進(jìn)攻防御手段，它們選擇了另外的方式：釋放對(duì)手無法消化的物質(zhì)，以此反擊敵人。

當(dāng)昆蟲的幼蟲咀嚼馬鈴薯的葉子時(shí)，化學(xué)信號(hào)就會(huì)傳遍整棵植物，發(fā)出警報(bào)。此時(shí)，植物開始釋放一種化學(xué)物質(zhì)，這種物質(zhì)會(huì)抑制那些幫助昆蟲消化的物質(zhì)。幼蟲是不會(huì)理會(huì)的，它們照樣在大嚼著，可是抑制消化的物質(zhì)卻破壞了食物中幼蟲迫切需要的營養(yǎng)，阻礙了幼蟲的生長，使它們遲遲不能變?yōu)橛迹@就使幼蟲的天敵有了更長的捕獵幼蟲的時(shí)間。

還有一些植物不是這樣迂回，它們用致命的毒素沖刷自己的葉子，直接出手殺死昆蟲。有一種叫山狗煙草的植物，是阿納薩基印第安人長期吸用的煙草。當(dāng)它們?cè)獾焦魰r(shí)，它們就會(huì)讓尼古丁充滿全部葉片，把毒素含量提高10倍，一片重0.03盎司(1盎司約為28 35克)的葉子就可以毒死10只老鼠。

歐洲防風(fēng)草高挺著傘狀花序的花朵，在為田野道路點(diǎn)染著燦爛色彩的同時(shí)，其體內(nèi)卻儲(chǔ)藏著威脅性的毒素。當(dāng)受到傷害時(shí)，它們就會(huì)使用一種稱為香豆酮呋喃的物質(zhì)來保護(hù)自己，這種物質(zhì)可以進(jìn)入細(xì)胞，結(jié)成DNA鏈環(huán)，也就是一種遺傳物質(zhì)，給傷害者帶來嚴(yán)重的不適。

野生的歐洲防風(fēng)草對(duì)大部分以DNA為基礎(chǔ)的生命都有毒性作用，這也就是說，它們幾乎對(duì)所有生命體來說都是有毒的，因而它們被列在有毒植物的名單里。如果你在日光下碰觸到它們，那么接觸它們的部位就會(huì)起一種刺癢的疹子。而且，歐洲防風(fēng)草在葉子被弄掉時(shí)能鑒別出是被動(dòng)物吃掉的，還是被風(fēng)雨打掉的——只有在葉子被食草動(dòng)物吃掉的時(shí)候才釋放毒素。