聽，植物會說話

從達爾文時代起，人們在植物對外界感知應變能力方面的研究可謂車載斗量，也認識到植物雖不能移動，但也絕不是呆頭呆腦。然而，此前的研究多停留在感知以及有機化合物、光電信號的傳遞上，對植物通過聲波傳遞信息的研究還罕有報道，人們普遍認為植物王國幾乎是沉默的。

然而最近，以色列特拉維夫大學的艾·卡伊特和歐文·萊溫·愛潑斯坦等人所做的一項研究，首次證明了植物在壓力下會發(fā)出可遠程檢測且信息量豐富的聲音，這一發(fā)現(xiàn)或?qū)⒏淖內(nèi)藗儗Α俺聊钡闹参锿鯂膫鹘y(tǒng)認知。

植物有一套“能說會道”的通信系統(tǒng)

根據(jù)認知心理學家斯蒂芬·平克的說法，人類是用“心語”思考和交流的動物，也就是用符號化的概念“默默地”建構認知。語言作為一種“復雜適應系統(tǒng)”，大大增強了生存適應性，人類可以用這套通信系統(tǒng)精確交流與生存、繁殖相關的重要信息。

那么，進化更早、生物量更大的植物群體，是怎樣保持通話的呢？

植物雖然不具有神經(jīng)系統(tǒng)，但它自有一套“能說會道”的通信系統(tǒng)，能把“信”送到。對植物而言，鋪設通信系統(tǒng)，最好就近取材、就地取材——沒有神經(jīng)元，它們可以合成海量的、結構不同的、活性不一的化學分子，將其打造為信息的載體。簡而言之，植物間的交流，母語是“化學語言”，“第二外語”才是“聲波語言”。

先說植物的母語。在植物細胞膜上，遍布著可以結合化學分子的蛋白受體。它們就像一扇扇城門，讓化學信使通過它們將消息傳遞到細胞核。當然，小分子化合物也可以經(jīng)由氣孔，直接進入細胞內(nèi)部。緊接著，基因組將啟動或關閉特定基因，使得特定位置的特定細胞的特定代謝發(fā)生改變。

以玉米為例：在相鄰的兩棵玉米中，一棵生長過盛，葉子擠到了另一棵玉米“身上”。這時，后者可以把葉面上的機械刺激轉換為根上的化學語言，通知前者“避讓”。當把受過機械刺激的玉米液體培養(yǎng)基用來培養(yǎng)另一棵玉米幼苗時，后者的根“遲疑不前”，好像知道此地已被同類扎根。

再說植物的“第二外語”——聲波語言。

聲音本質(zhì)上是一種波，通過空氣傳播，傳到人耳朵里引發(fā)鼓膜的振動。聲音的大小，實際就是對這種振動強度的反映。人類的耳朵可以聽到的最低頻率約20赫茲，最高頻率約2萬赫茲，超過這個范圍，就只能借助一些工具了。而一些動物，如狗和貓就能聽到人類聽不到的很細微的聲音。

此前大量研究表明，當植物暴露在干旱或有害昆蟲、草食動物威脅中時，會出現(xiàn)表型的改變，比如顏色、氣味和形狀的變化。它們所散發(fā)的揮發(fā)性有機化合物也會影響鄰近的植物，導致這些植物抗性增強。總的來說，人們已證明植物能產(chǎn)生視覺、化學與觸覺信號，而其他植物和動物有時也能對這些信號做出反應。然而，植物在受到脅迫壓力下會發(fā)出聲音的情況還沒有得到充分研究。

但有研究表明，跟人類一樣，植物確實能聽見聲音。

面對不同壓力植物“叫聲”也不同

植物聊天的話題并不多，最主要的就是防務。

長期從事植物科學和糧食安全研究的艾·卡伊特和歐文·萊溫·愛潑斯坦等人，把番茄和煙草兩種植物都安置在一個隔聲的消聲箱中，在離植物10厘米的地方放置了可接收20到100千赫范圍內(nèi)超聲波的特殊麥克風，并錄制番茄和煙草在干旱、切葉、割莖以及灌溉等不同實驗條件下的聲音。結果發(fā)現(xiàn)，植物在干旱脅迫和被砍切、侵害的情況下發(fā)出的聲音，明顯多于正常對照組的植物。灌溉時植物發(fā)出的聲音很少，接下來的4至6天中，隨著干旱程度增加，每天的聲音數(shù)量增加，然后隨著植物萎凋、干枯而逐漸減少。

此外，研究人員發(fā)現(xiàn)，面對不同的壓力源，這些植物會發(fā)出不同強度的聲音。

當煙草植株被榨干水分時，發(fā)出的聲音比被切斷莖干時更大。另外，在沒有直接的環(huán)境威脅或損害的情況下，植株也會發(fā)出超聲波，但比較少。

根據(jù)實驗結果，切斷植株的莖干時，番茄會在一小時內(nèi)發(fā)出25次超聲波“求救”聲響，煙草則會發(fā)出15次可能象征“痛苦”的聲響。而被榨干水分時，番茄發(fā)出的聲響次數(shù)更多，一小時達35次，而煙草會發(fā)出11次聲音。

可見，植物與動物、人類一樣，都有“合作求生”的需求。研究項目還首次報告了在20至100千赫超聲波范圍內(nèi)的植物聲音，可被3至5米距離內(nèi)的老鼠、飛蛾等聽覺敏銳的動物感受到。

一些生物可以聽到植物聲音

這項研究目前發(fā)表在生物預印本網(wǎng)站bioRxiv上。研究人員認為，它將促進人類對全世界植物演化和生態(tài)學的科學理解。

在一項初步研究中，他們還成功地記錄了來自刺五加和鳳仙花等不同類群植物的聲音。因此他們預計許多植物都有發(fā)出聲音的能力，但這些聲音的確切特征以及群體之間的相似性尚待確定。未來的研究可探究不同狀態(tài)下植物發(fā)出的聲音，包括疾病、寒冷、食草動物攻擊或極端紫外線輻射等其他脅迫，以及開花、結果等各個生命階段。一旦構建了一個大型植物聲音庫，就可以通過現(xiàn)代工具對其進行分析，以獲得更多的認知。

艾·卡伊特等人還提示，植物聲音產(chǎn)生的機制可能是氣穴作用，即氣泡在木質(zhì)部形成和爆炸的過程。不管其產(chǎn)生機制如何，這些聲音都攜帶著信息，并且可以被其他生物體探測到。

“研究已經(jīng)證明了機器學習算法可以有效地對植物聲音進行分類。因此，其他有機體可能也進化出了對這些聲音進行分類并對其做出反應的能力?！卑たㄒ撂氐热伺e例說，西紅柿和煙草是飛蛾幼蟲的寄主，飛蛾能夠聽到實驗記錄的頻率和強度的超聲波并做出反應，這些蛾子會避免在發(fā)出壓力聲音的植物上產(chǎn)卵。

研究人員假設，另一些捕食者可能也會利用植物的狀態(tài)信息為自己謀利。例如，如果植物對毛蟲的攻擊發(fā)出聲音，蝙蝠等捕食者可以利用這些聲音來探測被攻擊的植物并捕食毛蟲，從而幫助植物；而附近的植物可能也會聽到其他植物受干旱脅迫或受傷的信息，并作出減少蒸發(fā)等相應反應。

或許，未來經(jīng)過深入研究，一種植物信號傳導的新途徑將大白于天下，到那時，人與植物實現(xiàn)“對話”也許不再是夢。（據(jù)《科技日報》《經(jīng)濟日報》）■