理查德·卡爾班
在一般人看來,植物都是沉默不語的,因為我們并不能感覺到它們之間有信息交流。但其實,植物總是把各種密碼信息發(fā)給鄰近的植物,以便它們能抵御昆蟲的襲擊和其他威脅,并召喚這些昆蟲的天敵來保衛(wèi)它們,而人類才剛剛開始學會竊聽這些秘密對話。
植物之間的交談以化學代碼的方式進行——它們會散發(fā)出一種具有揮發(fā)性的有機化合物(VOCs)的含碳分子,并將它散布到空氣中,以此發(fā)出信息。揮發(fā)性化合物是一種特殊的化學物質(zhì),在植物中含有的種類高達3萬多種,極易在空氣中揮發(fā)。某些揮發(fā)性化合物產(chǎn)生的氣味,聞起來就像是草藥或鮮花的味道,而另一些只有在特定條件的刺激下才會被釋放出來:譬如在植物遭受攻擊的幾秒內(nèi),它會散發(fā)出綠葉揮發(fā)物,這是一種目前能檢測到的物質(zhì),聞起來就像是剛被修剪過的草坪發(fā)出的味道。
植物散發(fā)出的這些化合物,是它們對昆蟲啃咬,及其唾液、嘔吐物、產(chǎn)卵所產(chǎn)生的液體所做出的反應(yīng)。昆蟲的啃咬會激發(fā)植物體內(nèi)的茉莉酸、乙烯或者水楊酸,這些物質(zhì)能激活植物的防御基因,也可以被釋放到空氣中,警告附近的其他植物有危險到來。
為了證實植物的這種“交談”,科學家做過實驗:用小剪刀剪掉一叢灌木的葉子,在葉子邊緣和葉尖上制造了很多缺口,以此來偽裝成一只蝗蟲或甲蟲在啃咬植物的樣子。幾個月后,科學家發(fā)現(xiàn)灌木的很多葉子真的被蝗蟲和甲蟲破壞了,而灌木周圍的其他植物卻躲過一劫??茖W家剪掉葉子的舉動,無疑讓植物認為自己正在遭受昆蟲的攻擊,于是就釋放了揮發(fā)性化合物到空氣中,鄰近的植物收到了信息,才得以準備充足,躲過一劫。很有意思的是,如果把修剪過葉子的枝葉用塑料袋套上,那么周圍的植物就接收不到警告信息,也無法對昆蟲的進攻做出任何準備。
揮發(fā)性化合物所蘊藏的信息,并不限于自己的種群,不同種類的植物也可以截獲這種信息,譬如蒿屬植物釋放的警告信息,就能夠激活西紅柿和馬鈴薯的防御體系,但目前還不清楚究竟有多少種植物能截獲其他種類植物的信息。
而且,植物也不總是希望自己的信息被截獲,因為相鄰的植物存在競爭關(guān)系,告訴鄰居自己正在被攻擊并不符合它的利益,它不可能對競爭對手發(fā)出警告,讓對手幸免于難而自己卻受到侵害。但是,植物被攻擊后散發(fā)揮發(fā)性化合物是自然過程,所以其他植物總能接收到這些信息。
奇特的是,一些昆蟲也能截獲植物的這種信息。對于它們,這種信息無異于進餐的信號。例如被紅蜘蛛啃咬的蘋果樹,在釋放出的揮發(fā)性化合物的時候,紅蜘蛛也能接收到;雌性葉蜂在歐洲赤松上產(chǎn)卵,赤松散發(fā)的揮發(fā)性化合物會吸引來它們的天敵姬小蜂,姬小蜂會殺死這些蟲卵;煙草植物在被蚜蟲啃咬時,散發(fā)的揮發(fā)性化合物會召來寄生紅尾蜂,它們會把卵產(chǎn)在蚜蟲身上,孵化出的幼蟲會把蚜蟲吃掉。
如今,當植物和植物,植物和昆蟲能用揮發(fā)性化合物“交談”時,人類才剛剛破解這種密碼??茖W家至今不知道植物如何從空氣中接受這些揮發(fā)性化合物,這些分子是否可以直接被葉子吸收,但他們確定植物確實會接收這種信息,并做出防御反應(yīng)。
至于植物如何解碼化合物中的信息,至今還是個謎題??茖W家曾用裝滿特殊纖維的塑料袋罩在剪掉的枝葉上,收集植物散發(fā)的揮發(fā)性化合物,并用氣相色譜儀進行分析,但依然難以鑒別這些活性成分。他們認為,要想破解植物的這種密碼系統(tǒng),必須同時解碼整個生態(tài)系統(tǒng)的化學發(fā)生過程。
科學家警告氣候變化能擾亂植物間的交流,破壞生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定。一些信號可能會被放大,而另一些則可能會被抑制,甚至難以被探測。如果我們能夠破解植物交流信息的密碼,無疑有助于我們了解植物如何應(yīng)對環(huán)境變化。
所以,當你在公園享受林木幽靜時,請記住這種寧靜只是假象,因為在你的身邊,有無數(shù)的信息正在傳遞,如果你能“聽”到它們,你就會發(fā)現(xiàn):整個公園的花草樹木都在呼喊。endprint