人类“绿色基因”假说(Human "Green-Gene" Hypothesis)：核心内容、科学佐证与实践意义

李树华

康 宁

向鹏天

孟令爽

从原始水生动物开始，到人类起源，再到人类进化过程中，植物作为食物、药物、建材、染料等物质素材与文明的源泉，不仅哺育了人类，而且深深印记在人类身体与大脑中。即使到了高度文明的近现代，绿色植物作为人类生命共同体，也是人类社会生态文明、物质文明与精神文明的基本材料。因此，植物与人类之间的紧密关系愈来愈受到关注。美国著名风景园林学者麦克哈格(McHarg)在其《设计结合自然》(Design with Nature)一书中写道：“只有承认历史的现实，并从非人类的过去(non-human past)看我们自己，看到人类的生存取决于非人类的进化过程(non-human processes)，我们才能开阔眼界。[1]”由此可见，如果我们欲要探讨人与植物的关系，特别是要探讨植物给予人类大脑深处的烙印，就必须要从人类形成历程，乃至生物起源与进化过程入手。

1 人类“绿色基因”形成历程

形成于46亿年前的地球，历经海洋诞生、从无机物转化为有机物、生命起源、细胞进化直至地球与生物的共进化阶段。大约在30数亿年前，从地球上的原始生物间出现了植物与动物两大系统之后，植物、动物开始进入漫长的进化过程(图1)。

图1 原始生命进化过程与大气变化过程[2]236-239Fig.1 Evolutionary processes of primitive life and atmospheric changes

登陆后的植物直接面临的环境条件，与生活于海水时代最大的不同之处就是周边没有水，但光照强烈，所以登陆后，植物必须在干燥地面之上吸收光与二氧化碳，在黑暗的地下土壤中吸收水分与矿物质养分。这样就导致植物分化出了叶片与根系的器官。此外，人类与植物还存在如下差异：1)植物细胞含有叶绿体、液泡和细胞壁，细胞构造上的差别造成人类与植物支撑方式、营养源及排泄方式不同；2)植物进行独立营养，动物则进行从属营养；3)植物通过末端部分的生长点分裂进行生长，动物则通过整个身体的分裂进行生长；4)由于细胞构造、营养方式及生长方式等的不同，造成人体与植物构成元素不同，包括构成蛋白质的氮硫元素，以及氧、钙、磷、钾、钠等元素含量具有比较显著的差异(图2)。

图2 人类个体与植物个体在细胞、组织、器官三层次的对比[2]236-239Fig.2 Comparison of human individuals and plant individuals at the cellular, tissue, and organ levels

虽然人类与植物存在上述差异，但它并不能影响长期进化过程中，人类(动物)与植物共生关系的维持与人类绿色基因的形成发展。

1.1 人类(动物)与植物共同维持大气中碳氧平衡

绿色植物是大地之肺，吸收二氧化碳，放出氧气；而人类与动物则吸收氧气，放出二氧化碳，绿色植物让人类及其他生命得以生存。

植物转换及储存能量的能力也维系着地球生命的存续。太阳光所驱动的光合作用从地表吸取二氧化碳，合成碳水化合物，碳水化合物再与蛋白质、脂肪结合形成植物的叶片、茎干、根系及种子。接着植物成为动物的食物，草食动物因此取得部分储存在植物里的能量，而人类(杂食动物)则因进食植物与动物，能量经由血管，让人有力量并活化新陈代谢，以维持人体温度为常温[3]17-21。

1.2 人类(动物)与植物互为食物链关系

支撑着地球上几乎所有生命体的绿色植物通过光合作用合成碳水化合物，养育着动物的生命。动物的排泄物及生命终结的动植物遗骸，通过土壤中无数的蚯蚓、扁虱、变形虫、线虫、微生物等，分解为绿色植物作为养分能够再利用的无机物[3]17-21。该循环在正常发挥作用的同时，能够健全地支撑着生态系统内的所有生命体(图3)。

图3 动物(包括人类)与植物互为食物链关系[4]Fig.3 Animals (including humans) and plants interrelate in the food chain

1.3 人体功能中存在植物性功能

审视人类身体各种各样的活动，可以人为地分为两大类：一类类似于看、闻、考虑及行动等，亦即灵活运用生命的活动；另一类类似于通过吃东西吸取营养、通过呼吸新鲜空气、促使身体中的血液循环等，为了维持人的生命的行为。

灵活运用生命的活动，属于人性的或者动物特有的行为，被称为“动物性功能”；与此相对应，维持生命的活动，被称为“植物性功能”。大脑受损伤后进入不能够进行能动性活动状态的人被称为“植物人”就是这个原因(图4，表1)。

图4 人体的植物性功能与动物性功能[5]Fig.4 Vegetative versus animal functions of the human body

表1 人体的植物性功能与动物性功能对比Tab.1 Vegetative functions compared with animal functions of the human body

1.4 绿色是人类眼睛最易看到的颜色

属于人类进化开端的猿猴类，大约在6 500万年前出现。它是唯一能够识别绿色的哺乳类动物。因为猿猴类生活在森林中，处于绿色环境包围之中，所以绿色被铭刻在大脑中的同时，被绿色所包围的场所也成了身心休憩与放松的地方。该遗传基因传承给人类，所以人类也喜好绿地环境和绿色场所[6]。

人的眼睛对于太阳光线反应的高峰位置在波长550nm前后，该波长相当于“黄绿”色。人类眼睛的感度分布在动物之中具有与太阳能分布相对应的形式，该位置可以认为是人类的色觉原点(图5)。

图5 绿色是人类眼睛最易看到的颜色[4]Fig.5 Green is the most visible color to the human eye

1.5 人类血红蛋白的结构相似于叶绿素结构

血红素与叶绿素在结构上极为相似，分子结构由4个吡咯环通过4个甲烯基连接形成环状结构，称为卟啉(环上有侧链)，只是叶绿素中央为镁(Mg)，血红素中央为铁(Fe)(图6)。人类血液红色的基础——血红素的构造只是在于把叶绿素构造上的镁换为铁，这说明人类与以植物为主体构成的绿色世界紧密关系极为微妙，暗示植物与人类的发展在地球生命诞生时有共同的起源点[7]17-18。

图6 人类血红蛋白(6-1、6-2)与植物叶绿素(6-3、6-4)构造相似(引自https://www.semanticscholar.org/paper/Estimation-of-Chlorophyll-From-Aeromatic-Medicinal-Patel-Shaker/cf 4ac704bd2cc9b38d7083c5bbee3d8acd57b91a；https://www.ingimage.com/imagedetails/96008104/ISS_12275_01147-Isignstock-Contributors-Blood-cells-in-the-vein-Blood-cells-in-the-vein-3D.html；https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Plagiomnium_affine_laminazellen.jpeg)Fig.6 Similarity in structure between human hemoglobin (6-1, 6-2) and plant chlorophyll (6-3, 6-4)

1.6 作为人体呼吸器官的肺部相似于树木地上部形状(树形)

树木的根与枝条处于封闭状态，树冠部处于扩散开放状态。主要通过叶片把空气中的二氧化碳通过光合作用合成碳水化合物。

人的肺部正好相反，形状类似于倒立状态的树木，与树木主干、枝条相对应的气管、支气管中空，但与树冠部相对应的肺泡处于封闭状态。作用正好与光合作用相反，亦即吸收氧气排出二氧化碳(图7)。

图7 肺的形状相似于倒立的树形[8]Fig.7 The shape of the lungs resembles an upside-down tree shape

1.7 人类肠道绒毛相似于植物根系毛细根

土壤中的物质是植物的食物之一，作为吸收器官分化的根系伸展于土壤中吸收必要的养分。对于动物来说，则是食物从口中进入消化管，消化吸收后的残渣(粪便)从肛门排泄体外。虽然食物与吸收器官的位置关系正好相反，但二者都是食物在体外，吸收器官形成了与食物接触面积尽量大的构造[7]91-93。

与植物的主根、侧根、支根、根毛相当的是动物的肠管、轮状皱褶、绒毛、微绒毛(图8、9)。

图8 植物根系毛细根[2]36Fig.8 Plant root system capillary roots

2 支持早期人类生活的植物

人类在植物所形成的丰富的环境中诞生，并利用与植物生命体进行直接、间接接触，形成了现代物质生活的基础。

2.1 狩猎采集时期的植物利用

在持续长达数百万年间的旧石器时代，狩猎采集成为维持人类生存的主要手段。成为采集对象的有野生植物的根茎、叶片和果实等，成为狩猎的主要对象有草食性动物。从获取食物成功率来讲，采集比狩猎更为可靠。因此，如果没有把植物存在作为前提条件，旧石器时代人类的种群就不可能存续下来。

2.1.1 食用植物

热带地区的狩猎采集民族取食生活的基础不是狩猎，而是以植物采集为主。例如，居住在非洲南部的卡拉哈迪盆地的南非布西门族人就是以采集植物类食物为主，采集植物种类达100种以上，食物总量的80%以上通过采集这些植物得以确保。成为布西门族人食物的植物从草本到灌木，再到小乔木及蘑菇类，利用部位有种子、果实、茎叶及地下根部等[10]。

2.1.2 药用植物

从古代开始，植物在被食用的同时，还作为药用被广泛应用。实际上，狩猎采集时期，在进行疾病治疗时被用作药材的几乎全为植物性材料。当时，人们认为生病是因为坏的东西、恶灵及毒素类等进入体内后引起，进行治疗时一般采用服用泻药、催呕吐、放血等向体外排出的方法。在植物种类丰富的森林当中，有300种以上的植物被作为药草来使用[10]。

2.1.3 作为工具材料的植物

生活在干燥地带的布西门族人的生活，在不到100种物质文化品目中，除了少数使用动物性毛皮等素材外，大部分为只使用植物制作的工具，并且半数以上为只用植物做的工具。居住在中非等地的俾格米人，因为生活环境为高温多湿的森林，皮毛很难保存，90%的工具都是由植物材料制作而成[10]。

2.2 栽培植物的诞生

在大约1万年前的新石器时代，人类开始对动植物进行管理和食料生产，拉开了农耕、畜牧生活方式的序幕。各种各样的动物被家畜化，同时按照多样的目的进行多种植物的栽培化。这种动物家畜化、植物栽培化的过程被称为动植物的驯化。

通过这种生活方式的转换，人类生活朝定居化方向发展，并为了提高生活效率形成村落居住地。随之带来了语言的复杂化和文字的发明，促进了生活技术的提高和礼仪的发展，基本上可以断定这些都成为文明开始的原动力。

3 人类“绿色基因”假说核心内容及其科学佐证

3.1 人类“绿色基因”假说核心内容

3.1.1 核心内容

人类与绿色植物具有生命同源性、内在相似性与作用关联性，所以人类与生俱来地对植物表现出亲近感；这些特性外化为认知的、行为的、教育的、生理的、心理的和社会的反应。通过与植物互动，这些特性进一步被“唤醒”或“激活”，并对人体产生特定的作用效益，可以表现为获得积极的心理、生理体验，促进身心层面的恢复，对包含植物要素的空间环境表现出偏好。

3.1.2 对于核心内容的附加解说

可以从内在与外在2个侧面对人类“绿色基因”假说的内容进一步解说如下。

1)内在是指内生形成的底层生命机制。从时间维度上，植物与人类的进化既有共同起源关系，也存在协同演化关系。前者暗示最为原始的生命形式是植物与动物共同的起源，演化至今的动植物都部分继承了古老的遗传物质；而后者则意在肯定因为植物与人类彼此之间的适应，数量庞大的偶然变异被长期的自然选择过滤、积累和传递，最终固化为生命的“遗传因子”沉淀在生命机体的深层，成为影响人类活动的客观因素。

2)外在是指外化的人类特征。“绿色基因”外化为具有典型特征的人类行为、认知、应激反应等，在生理和心理层面影响人类作为个体与群体的活动。人类与植物之间的“绿色基因”关系具有同源性、节律性和叠加性的特征，并在地域、文化、个体上存在差异性。

3.2 人类“绿色基因”假说的科学佐证

3.2.1 人类“绿色基因”假说的科学证明

1)人体水分成分与海水相近。

150亿年前宇宙诞生，45亿年前地球形成。接下来，在35亿年前的海水中生命诞生。在海水中，开始时只形成了一个细胞。该细胞的遗传基因以遗传给子孙的形式得以传承。经过30亿年的岁月后，才开始向多细胞生物演化。

在我们身体中被铭刻着这个近35亿年生命的演化历程。其证据就是我们身体中的水分与海水相近。此外，胎儿孕育后的形成与成长过程显示了生物在地球诞生后的生命志。受精卵一边经历着从植物到鱼类，再到哺乳类的变化后，最终胎儿形成“人”的形态，诞生出世。在我们身体之中，俨然残存着从海水中形成的一个细胞的形质[11]。

2)眼睛的变化。

人的眼睛属于接受光能的专门器官，眼睛的接受范围应该与太阳能分布相对应。如果调查一下这个进化过程，灵长类与人的进化过程非常容易理解。对于眼睛的太阳光线的反应峰值位置在波长550nm前后，相当于黄绿色。人类眼睛的感度分布在动物之中具有与太阳光对应的形态，该位置能够被认为是人类色觉的原点。与包含该原点在内的范围的光能可以反应的最初的眼睛，属于一色型眼睛。不久一色型眼睛进化为二色型。此时能够获得色觉领域属于青色的可能性高，该类型的眼睛可以在新世界猿猴同类中发现。绿色与青色的色觉最适合于森林环境中生活的生物。接下来，进化为红色在内的三色型眼睛。具有该色觉的生物只有人与灵长类[12]。这个也是成为人的过程之一。

3.2.2 人类“绿色基因”假说的佐证学(假)说

1)绿色脉络(Green Thread)学说。

在哺乳类动物出现以前，原始的植物形态已经出现在远古的海洋中，历经25亿年的演进，植物从水中迁徙至陆地上，而地球早期的环境中，充满二氧化碳，适合植物定根在一个地方，以取得二氧化碳与含有盐分的水等营养素。

植物以不断的生长来扩大领域，从发根的定点向上、向外伸展，或者借由风力之助，将孢子和种子传播到远地。其他生物必须移动才能取得食物，因此，动物就发展出肌肉骨骼来强化移动能力及各种器官，器官所发出的信号通过神经系统传导以启动适当的肌肉反应。

除了直觉反应外，远古人类也因为有大脑，可以分析四周环境的情况，来做决定和规划。人类使用这种能力来辨识有利于生存的场所，这对于存活在一个既能滋养生命也能威胁生命的环境中，是很重要的。但因为缺乏现成的指引，人类只好设法在环境中寻找细微的线索，此时绿色环境就成为人类的图书馆，提供很多适应环境与维持生命的资讯，解读自然景观的能力因此成为人类存留在地球上的关键。

图9 人类肠道绒毛与植物根系毛细根相似，也都具备吸收功能[9]Fig.9 Human intestinal villi are similar to plant root capillary roots and both have absorption functions

哺乳类动物与鸟类仍然以直觉进行长久以来所发展的筑巢与求爱行为，没有任何改变，但人类没有这样，为何如此？跨领域的科学家们归因于“绿色脉络”的关系，依循这个脉络，我们能够了解人类与绿色自然的连接关系，并且将绿色自然当成人性的一部分[3]30-31。

2)时间比例学说。

美国生物学者理查德·瓦格纳(Richard H.Wagener)于1971年论述道：“如果地球生命的演进是一部30min的影片，我们会看到随着新物种的进化，地球上充满了多样的生命体。随后接着一波又一波新物种的演进，各种新生命出现，然后消失。但有些物种会因适应力强而存留下来。我们必须谦虚地承认，人类存在地球上，不过是这部影片的最后3.5s。[3]30-31”

如果把产业革命以后假定为城市化、人工化所形成环境的话，人类在500万年前形成以来，99.99%以上是在自然环境下生活而来；即使把人工化假定为始自农耕和畜牧开始时的一万年前的话，也是99.8%在自然环境下生活而来。在此期间，经历被称为进化的过程，变为现代人[13]。

人类的进化开始于森林环境中。人们对于自然的追求与喜爱接近人类的本能。大约是在产业革命以后，我们开始生活于现在的城市环境中。如果把500万年前地球上出现人类开始到现在当作一天来看，午夜0点0分开始算起，人类从凌晨开始到下午7点12分为止一直生活在非洲大陆；当尼安德特旧人出现时，已经到了晚上10点34分；现代人类诞生于晚上11点46分；产业革命发生于11点59分56秒。我们在城市环境中的生活形态与人类诞生以来比较，仅仅只有4s[14]。

3)亲生物假说(Biophilia Hypothesis)。

1984年，生物学家爱德华·威尔逊(Edward O.Wilson)首次系统论述了这样一种观点：受进化过程影响，人类形成了某种接近并喜爱其他自然生物体(包括孕育自然生物体的环境)的内在倾向，即亲生物性；后来经斯蒂芬·克勒特(Stephen Kellert)的演绎，最终形成亲生物假说[15]。“亲生物性”被认为对人类的生存延续有重要意义，人类对环境类型的偏好也被认为与生命本能有关[16]。

4 结语

4.1 人类“绿色基因”假说提出的意义

“绿色基因”假说提供了理解和认识人类与自然关系的新视角，即从整体的、发展的观点解释人类与植物接触中可能产生的反应。建立在此基础上，假说有助于人居环境营造相关学科更加妥善地处理人类自身与存在植物的自然或人工环境的相互关系，科学指导人类建设活动例如城乡人类聚落的规划设计、自然保护地的设立与维护等。

4.2 人类“绿色基因”假说奠定了园艺疗法、园林康养、森林康养的坚实基础

数千万年以来，人类祖先生活在以森林为主的自然环境中。人类发展历史中城市的出现只是最近数百年的事件。带着在太古野生森林和草原生活中形成的大脑，我们现在却进行着城市生活。人类的生理功能，包括大脑、神经系统、筋肉、肺、消化器官、肝脏及感觉系统等，都是在自然环境下进化、为适用于自然环境而形成的。从人类进化的视点来看，人们具有“自然对应型”的生理和心理特性，但现在却处于一种不得不生活于“人工环境”下的状态。该状态就会导致城市人群处于亚健康状态[14]。

人类有回归自然的情感，人们可以从植物中获取平静，看到植物后心灵会受到慰藉。所以我们说，接触与回归以植物为主要因素的自然是改善与促进人体身心健康的根本途径[17]。这是园艺疗法、园林康养与森林康养的根本所在。

4.3 接触植物、进行园艺操作与田园劳作是人们实现接地、激发触觉潜在功能的途径

人类“绿色基因”假说表明了人类与绿色植物具有同源性，说明二者之间存在密不可分的关系。人类通过以味觉(食用)为主体的五感将植物能量转化为人体能量。但是人类与植物最大的不同之处还在于植物具有根系、固定生长，而人类因生活需要可以自由移动。实际上，植物的根系及其固定在大地上可以类比于人体的触觉，人体触觉(手脚)的接地机会与植物根系固定于大地相比非常少，这样会导致人类与自然接触机会非常少，容易引起自然缺失症的产生。进行园艺操作与田园劳作是增加人们接地机会、促进人体健康非常重要的途径。

总之，在实施园艺疗法与园林康养过程中，通过人的五感活动体现人与植物的同源关系，通过调用五感实现接触和认知多维度的自然，从而激活人体器官组织底层的“绿色基因”，使人达到神清气爽、身心愉悦的目的；通过在园林中运动与从事园艺活动，重新建立在前工业文明时期以植物生长规律来指导和安排生产生活所形成的周期和节奏，在叠加五感所产生健康功效的基础上，唤醒人类进化历程中与绿色植物的协同关系，以达到舒筋活血、强身健体的目的；通过静享冥想花园、禅意景观与欣赏文化性花木等，进一步挖掘人类-植物关系在漫长历史演化中积累的“绿色基因”文化属性，达到洗涤心灵、升华自我的目的。