图书

起负面作用的触碰

时间:2014-03-07 09:44   来源:中国台湾网

  20世纪60年代早期,弗兰克?萨利斯伯里在研究诱发苍耳(Xanthium strumarium)开花的化学物质。苍耳是在整个北美都能见到的杂草,其橄榄球状的刺果常常黏附在徒步者的衣服上,给人留下很糟糕的印象。为了知道这种植物如何生长,萨利斯伯里及他在科罗拉多州立大学的技术员团队决定每日测量叶子长度的增加量,测量方法是到野外用尺子对叶子进行物理测量。令萨利斯伯里困惑的是,被测量的叶子总也长不到正常的长度。不仅如此,随着实验的继续,这些叶子最后还变黄死掉了。然而,同一植株上未被接触和测量的叶子却长得很好。就像萨利斯伯里所说的:“我们遇到了一个值得注意的现象:只要每天摸上几秒钟,你就能杀死苍耳的叶子!”

  因为萨利斯伯里的兴趣在别处,直到十年之后,他的观察才得到了更广泛的理解。20世纪70年代早期正在俄亥俄大学工作的植物生理学家马克?贾菲发现,在植物生理中,由触碰引发的生长迟滞是一种普遍现象。他用古希腊词根thigmo-(接触)和morphogenesis(形态建成)创造了“接触形态建成”(thigmomorphogenesis)这个笨拙的术语,来描述机械刺激对植物生长的普遍效应。

  显然,植物是暴露在多重的触碰胁迫之下的,风、雨和雪都会触碰植物,动物也会定时地触碰很多植物。这样一想,发现植物会以阻滞生长的方式回应触碰,也就不那么令人惊讶了。植物能感觉到它生存在什么样的环境之中。在山脊这样高的地方生长的树木常常暴露于强风之中,它们适应这种环境胁迫的方法是限制枝条发育,树干长得短而粗。与之相反,在遮风的山谷中生长的同一树种却长得又高又细,枝条繁密。作为对触碰的反应,这种迟滞生长具有演化适应性,增加了植物在常常甚为剧烈的多重环境扰动中存活下来的概率。实际上,从生态学观点来看,植物面对的很多选择,和我们在盖房子时面对的选择一模一样:地基要用什么类型的材料?房屋结构呢?如果你生活的地区风力不强,或是地震风险不大,那么你可以在房屋的外观上多用些材料;但如果你是生活在一个风力很强或是地震风险很大的地区,那么你就要把材料用在建设坚实的地基和结构之上了。

  树木也是如此,我们在第一章中提到的类似芥菜的小植物拟南芥也是如此。在实验室中一天被触碰几次的拟南芥植株,会比不受干扰的植株长得更粗矮,开花更迟。只要每天抚摸它的叶子三次,就可以完全改变它的生理发育过程。虽然我们要用很多天才能见到整个生长上的变化,但事实上引发这些变化的细胞反应却相当之快。实际上,莱斯大学的珍妮特?布拉姆和她的同事就发现,只要触碰拟南芥的叶子,就能使其基因结构迅速发生变化。

  布拉姆发现这一现象的机缘非常凑巧。她之前还是斯坦福大学的一位年轻的研究人员时,对触碰给植物带来的效应并不感兴趣,她感兴趣的是植物激素激活的遗传程序。在她设计的实验中,有一个是要阐明赤霉素这种激素对植物生理的效应。在这个实验中,她在拟南芥的叶子上喷洒赤霉素,然后检查什么基因被这种处理所激活。她发现刚做完喷洒处理,就有几个基因迅速被启动了。她假定这些基因是在对赤霉素做出反应。但是事实证明,不管喷洒什么物质——哪怕是水之后,这些基因的活动性都增加了。

编辑:吴晓寒

相关新闻

图片