奇異8：科學家發現植物也有行為能力和社會性

知識 06-23

科學家發現植物也有行為能力和社會性。(網路圖片)

在數十年來，一直認為植物只能被動地接受命運之後，科學家發現植物也擁有行為能力。一些植物甚至表現出社會性，它們也會關心家人──同時將附近陌生的傢伙趕走。

親屬識別能力

對植物社會性的研究仍然很年輕，很多問題尚沒有得到解答。但這種研究可能改變人們看待植物世界的方式，為提高地球上日益減少的耕地產量提供一系列新途徑。

麥克馬斯特大學生物學家蘇珊·達德利表示：「我在學校上學的時候，那時的研究人員認為，一些植物獲取資源的能力高於或者低於其它植物。但他們卻對植物世界的整個社會性形勢視而不見。在將目光聚焦這個問題後，我吃驚地發現植物也擁有社會性！自此之後，我們發現了更多與之有關的東西。」

達德利描述了鳳仙花屬植物(一種常見開花植物)，在周圍有親人存在時，如何消耗與正常情況相比更少的能量，用於根部生長。如果，遭遇的是在遺傳學上與之無關的鳳仙花屬植物，它們的根部便會儘可能快地生長。以這種方式辨認自己的親人，是「親屬識別能力」的一個例子。

在動物世界這種現象非常普遍。動物是親屬識別的前驅，它們會幫助自己的家人而不是只考慮到自己。達德利認為植物也擁有親屬識別能力！

愚蠢的想法？

上世紀80年代達德利求學時，植物也擁有社會性這種觀點，實際上成為科學家的一種「禁忌」。10多年前，《植物的秘密生活》這一新世紀傑作，促使植物社會性的觀點流行開來。但隨後有關「會說話的樹」的研究，並沒有被「複製」，植物社會性這一觀點也隨之變得黯然無光。

雖然被視為一種愚蠢的想法，但有關植物間交流的研究卻也不斷增多。

絕大多數圍繞植物如何自我防衛展開，例如：釋放毒素，或者在附近無關植物被吃掉時，將資源集中於它們的免疫系統。這種自我保護，顯然與某種類型的化學信號有關，進一步研究發現植物具有自我識別能力。它們是否會對親屬作出反應，進而成為一個合理而令人痴迷的問題。

「植物會說話」這種觀點激發了人們的想像力，帶著這份想像力，科學家開始朝揭開謎團的道路前進。這種研究將讓人們以一個全新的視角看待植物行為和進化。通過將目光聚焦如何提高農業生產率，親屬識別研究能夠帶來豐碩的成果。

荷蘭內梅亨大學植物生態學家漢斯·德·科里恩表示：「我們知道，親屬識別和選擇在動物世界的家庭結構、利他行為，以及類似事情中扮演著非常重要的角色。這種現象在動物世界表現得非常突出，一旦發現植物也具備親屬識別能力，我們便可將一系列假設應用到植物研究，這是此前任何人都無法想像的！」

根葉均可釋放信號

有關「植物親屬識別能力」研究的標誌性論文，誕生於達德利的實驗室。當時她演示了美國植物searocket，在置身陌生者之中時會加速根部生長、在陌生者換成其兄弟姐妹時，又會減緩根部生長速度──與動物一樣，它們也會共享水和食物。

根據《通訊與整合生物學》的一篇研究論文描述：特拉華州大學生物學家哈什·巴斯和梅雷迪思·比德拉茲基，試圖通過將擬南芥菜秧苗(位於各自的盛裝容器內)，暴露在其它擬南芥屬根部分泌物環境下這種方式，孤立其親屬識別通道。

事實證明，信號正如達德利所發現的那樣存在於根部。其生長模式，因分泌物到底來自親屬還是在遺傳上，與之無關的植物發生變化。

令人感到好奇的是，達德利最近研究中使用的植物進行分別盛裝，同時並沒有暴露在彼此的分泌物環境下，說明它們的葉子也和根部一樣釋放出化學信號。

加利福尼亞州大學戴維斯分校進行的一項研究，對他的發現提供了支持。

分校生物學家理查德·卡爾班在《生態學快報》發表研究論文稱：當暴露在與之相關的植物，遭到破壞這種環境下時──蒿屬植物會強化自身免疫系統。形象地說：它們似乎聽到了親人發出的警告！

離父母近長勢最好

為了真正了解這些信號釋放、及反應系統究竟帶來何種益處，科學家仍需進行更多研究。科里恩表示，親屬識別能力並不一定意味著親屬選擇，植物可能會進行交流；但在現實生活中，也許並不會給它們帶來太大益處。

達德利的學生阿曼達·菲勒，正在研究一些樹木是否會關心自己的後代。根據她的預測：距離父母較近的樹木，可能長勢最好。

達德利和研究生吉勒莫則將目光聚焦入侵植物的親屬選擇現象。

他說：「我們正在驗證這樣一種假設，即在身邊存在親屬情況下，入侵植物會更具有利他性，允許它們成為所在新棲息地更為強大的入侵者。」

對於農作物，達德利建議進行親屬識別研究，以分析確定類型的親屬和陌生者布局，是否能提高產量。科里恩目前正在研究多植物物種混合，他希望利用植物間的通訊，對預防害蟲的天然免疫系統進行工程學改造。

卡爾班說：「在此之前，我們也許認為只有人類或者動物、尤其是脊椎動物才會做這種事情。實際上，植物也具有行為能力，並且複雜性超過我們此前的預計！」

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