沒有神經的植物也能在體內傳遞信號
當植物受到損傷時——比如說，某隻昆蟲飽餐植物的葉片——它其他部位的防禦機制就會被激活。植物是怎麼知道自己深處險境的？
根據最新研究，植物擁有與動物神經系統中類似的信號分子。我們的綠色朋友確實不會神經緊張，但他們肯定具有與「緊張」極其相似的生理反應。
在研究中，使用了熒光蛋白標記來觀察信號，因為它們在植物中會從壓力源頭以波的形式傳播到其他部位。
「我們了解這種信號系統，如果在一個地方受了傷，植物的其餘部分會因此觸發防禦反應。但我們那時還不知道該系統背後的機制，」來自威斯康星大學麥迪遜分校的植物學家Simon Gilroy解釋說。 。
他們所確定的是，如果植物受到了傷害，會發生一系列電化學反應，生物電流過植物全身。某種黑箱機制觸發了這一反應，然後幫助使反應持續下去——但這甚至還不是研究人員打算搞清的內容。
他們最初的目的看看植物如何通過鈣元素來響應重力。因此植物學家Masatsugu Toyota利用基因工程設計出了一種芥菜，可以讓研究人員實時觀測鈣離子濃度的變化。
他開發出了一種只有存在鈣離子的情況下才發出熒光的蛋白質。然後研究人員切開一片葉子，看看他們是否能檢測到鈣的變化。
在動物中，亢奮的神經細胞會釋放出一種叫做谷氨酸的氨基酸，它會觸髮帶電荷的鈣離子，通過電荷的傳遞，鈣離子會傳播到離初始細胞越來越遠的細胞中。
正如上面的演示，植物中發生的事情簡直令人難以置信。從傷口源頭髮出熒光，然後以每秒約1毫米的速度在植物中傳播。
它比動物神經信號要慢很多，後者可以達到每秒120米，但對於植物而言，這已經是超級快速的通訊過程。
研究人員發現，當波動傳遞到某處時，植物那個區域的防禦性激素水平就會上升。
接力信使奔走各處，讓機體加強防禦，例如分泌有毒性的化學物質，令昆蟲見好就收，或者——如同青草中發生的——釋放出難聞的揮發物質，吸引吃昆蟲的昆蟲。
是什麼東西觸發了鈣離子波？就像動物一樣，研究人員認為可能是谷氨酸，植物中確實也存在這種氨基酸。 2013年發表的研究表明，缺乏谷氨酸受體的植物無法完成電化學傳遞過程。
因此研究團隊割傷了沒有谷氨酸受體的植物，看看是否會出現鈣離子流。
「哈，那些敲除了電信號的突變體也完全失去了鈣信號傳導的現象。」Gilroy說。
這項研究彙集了各種各樣的工作，解決了植物細胞間如何交流的難題。傷口會溢出谷氨酸鹽，谷氨酸鹽會被觸發鈣離子傳播的受體所吸收，從而激活植物的防禦系統，防止傷害的升級。
在沒有真正意義上的神經的情況下，植物完成了上述所有工作。很酷，對吧？我們的綠色弟兄比他們看起來得更加複雜和充滿活力。
研究成果被發表在Science上。
本文譯自 sciencealert，由譯者 majer 基於創作共用協議(BY-NC)發布。
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