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植物:別摸我的頭

2024-04-01 09:10
學苑創造·B版 2024年2期
關鍵詞:蒼耳擬南芥溶液

“經常被別人摸頭會長不高?!蹦懵犨^這句話嗎?許多人在小時候都被長輩用這句話嚇唬過,其實這種說法是沒有科學依據的,摸頭并不會影響人類的身高發育。但這句話在植物界卻很靈驗,因為植物經常被“摸頭”,真的會“長不高”。

20世紀60年代,美國植物學家弗蘭克·薩利斯伯里研究團隊的研究人員為了了解蒼耳的真實生長情況,每天都會測量蒼耳葉片的大小,以獲得關于它們生長速度的準確數據。結果這件看似非常簡單的事情卻進展得相當不順利,被他們選中并且每天測量的蒼耳總是長不高,其長勢甚至比不上沒有被測量過的蒼耳的長勢,而且隨著測量次數的增加,被選中的蒼耳還會逐漸衰敗。經過研究,弗蘭克·薩利斯伯里總結出失敗的原因——研究人員在測量蒼耳的時候接觸了葉子。

20世紀70年代初,美國植物生理學家馬克·賈菲用不同的植物開展實驗。他發現頻繁觸碰植物會導致其生長停滯的現象并不只發生在蒼耳身上,不少植物身上也有類似的情形。而且,不僅是植物的葉子會對觸碰做出消極反應——如果觸碰嬌嫩的花苞,花苞可能會不開花,甚至枯萎;如果觸碰剛長出來的果實,果實也許無法成熟;如果觸碰莖稈,原本筆直的莖稈可能不再生長。最終,馬克·賈菲提出了接觸形態建成的概念,用來描述觸碰等刺激影響植物生長發育的現象,但這背后的原因還是一個謎團。

直到20世紀90年代,美國的生物化學家珍妮特·布拉姆才借助擬南芥揭曉了植物被觸摸后“長不高”的秘密。她做了一個實驗,先在擬南芥的葉子上噴灑赤霉素溶液,然后對擬南芥進行基因檢測,探索赤霉素溶液對擬南芥基因激活的影響。結果她驚訝地發現,無論對擬南芥噴灑哪一種溶液,只要溶液觸碰了擬南芥,即使只是輕輕地觸碰,擬南芥體內都會有同一種基因被激活,且外界刺激擬南芥的強度越大,這種基因的表達量就越大。于是,布拉姆參考觸碰的英文單詞touch,將這種基因命名為TCH基因。

當一株植物受到風吹雨打或者蟲咬獸食等外部刺激時,它的TCH基因就會被激活,TCH基因開始工作后,鈣調蛋白就會接二連三地被制造出來。鈣調蛋白會參與到炎癥反應、代謝等阻礙植物生長的進程中,還會“找到”鈣離子,和它攜手調控植物生長基因的表達,抑制植物縱向生長,促進植物橫向生長。

實際上,“長不高”并不是植物膽小、脆弱的表現,反而是它們應對危機的絕招。在植物界中,當植物受到強風、降雨、觸摸等外部刺激時,外形更低矮而粗壯的一類植物能夠更好地保護自己,從而讓生命延續下去。所以被觸碰導致的生長停滯,是植物用來保護自己、適應環境的特殊能力,這種能力能增加植物在復雜環境的干擾中存活下來的概率。

(注:本文根據《知識就是力量》《植物知道生命的答案》等刊載的文章整編。)

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