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植物:别摸我的头

2024-04-01

学苑创造·B版 2024年2期
关键词:苍耳拟南芥溶液

“经常被别人摸头会长不高。”你听过这句话吗?许多人在小时候都被长辈用这句话吓唬过,其实这种说法是没有科学依据的,摸头并不会影响人类的身高发育。但这句话在植物界却很灵验,因为植物经常被“摸头”,真的会“长不高”。

20世纪60年代,美国植物学家弗兰克·萨利斯伯里研究团队的研究人员为了了解苍耳的真实生长情况,每天都会测量苍耳叶片的大小,以获得关于它们生长速度的准确数据。结果这件看似非常简单的事情却进展得相当不顺利,被他们选中并且每天测量的苍耳总是长不高,其长势甚至比不上没有被测量过的苍耳的长势,而且随着测量次数的增加,被选中的苍耳还会逐渐衰败。经过研究,弗兰克·萨利斯伯里总结出失败的原因——研究人员在测量苍耳的时候接触了叶子。

20世纪70年代初,美国植物生理学家马克·贾菲用不同的植物开展实验。他发现频繁触碰植物会导致其生长停滞的现象并不只发生在苍耳身上,不少植物身上也有类似的情形。而且,不仅是植物的叶子会对触碰做出消极反应——如果触碰娇嫩的花苞,花苞可能会不开花,甚至枯萎;如果触碰刚长出来的果实,果实也许无法成熟;如果触碰茎秆,原本笔直的茎秆可能不再生长。最终,马克·贾菲提出了接触形态建成的概念,用来描述触碰等刺激影响植物生长发育的现象,但这背后的原因还是一个谜团。

直到20世纪90年代,美国的生物化学家珍妮特·布拉姆才借助拟南芥揭晓了植物被触摸后“长不高”的秘密。她做了一个实验,先在拟南芥的叶子上喷洒赤霉素溶液,然后对拟南芥进行基因检测,探索赤霉素溶液对拟南芥基因激活的影响。结果她惊讶地发现,无论对拟南芥喷洒哪一种溶液,只要溶液触碰了拟南芥,即使只是轻轻地触碰,拟南芥体内都会有同一种基因被激活,且外界刺激拟南芥的强度越大,这种基因的表达量就越大。于是,布拉姆参考触碰的英文单词touch,将这种基因命名为TCH基因。

当一株植物受到风吹雨打或者虫咬兽食等外部刺激时,它的TCH基因就会被激活,TCH基因开始工作后,钙调蛋白就会接二连三地被制造出来。钙调蛋白会参与到炎症反应、代谢等阻碍植物生长的进程中,還会“找到”钙离子,和它携手调控植物生长基因的表达,抑制植物纵向生长,促进植物横向生长。

实际上,“长不高”并不是植物胆小、脆弱的表现,反而是它们应对危机的绝招。在植物界中,当植物受到强风、降雨、触摸等外部刺激时,外形更低矮而粗壮的一类植物能够更好地保护自己,从而让生命延续下去。所以被触碰导致的生长停滞,是植物用来保护自己、适应环境的特殊能力,这种能力能增加植物在复杂环境的干扰中存活下来的概率。

(注:本文根据《知识就是力量》《植物知道生命的答案》等刊载的文章整编。)

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