跟兩棲動(dòng)物常年的廝殺相比,植物似乎與世無(wú)爭(zhēng),生活得和諧而寧?kù)o。但如果你仔細(xì)地觀察它們,就會(huì)發(fā)現(xiàn)這些弱小生命的生活并不太平,因?yàn)閹装偃f(wàn)年來(lái),貪婪的蟲(chóng)子就像《植物大戰(zhàn)僵尸》里的僵尸,總在尋找著機(jī)會(huì)對(duì)植物下口。那么,這些不會(huì)跑也不會(huì)叫喚的植物就只能坐以待斃嗎?情況并不是這樣的,因?yàn)橹参锊皇潜粍?dòng)的受害者,它們已經(jīng)進(jìn)化出了強(qiáng)大的防御措施。
戰(zhàn)斗提前預(yù)備:釋放化學(xué)彈
在《植物大戰(zhàn)僵尸》里,豌豆射手是第一道防線,只要僵尸來(lái)犯,就會(huì)用豌豆回?fù)?。在真?shí)的植物世界,在害蟲(chóng)進(jìn)攻時(shí),植物也會(huì)拉起第一道警告防線——釋放化學(xué)彈。
如果一只昆蟲(chóng)咬了一口植物的葉子,葉子馬上就會(huì)釋放揮發(fā)物拉響警報(bào),化學(xué)彈會(huì)告訴植物的其他部分,以及周?chē)闹参镟従?,開(kāi)始準(zhǔn)備火力反擊。附近收到警報(bào)的葉子會(huì)一起釋放茉莉酮酸酯激素,這種激素可以緊急制造各種針對(duì)蟲(chóng)子的“毒藥”,形成植物的第一道火力線——化學(xué)武器反擊。
不要小看這些化學(xué)武器,人類的許多藥物,無(wú)論是娛樂(lè)的還是藥用的,都是從植物這些化學(xué)武器中提取來(lái)的。比如,咖啡因?qū)嶋H上是咖啡植物對(duì)昆蟲(chóng)的防護(hù)劑,尼古丁是煙草植物的保護(hù)劑。這些成分或在動(dòng)物體內(nèi)有活性,影響它們的身體機(jī)能,或?qū)?xì)菌和其他微生物有毒性。
如果植物釋放這些化學(xué)彈時(shí)遇上了大風(fēng)大雨天氣,使得周?chē)闹参餆o(wú)法接到警告信息,那又怎么辦呢?別急,還有土傳真菌幫助它們。許多物種與土傳真菌有共生關(guān)系,這些真菌侵入到植物根的外層,以植物存儲(chǔ)的碳為食,反過(guò)來(lái)又幫助植物獲得氮?dú)夂土?。土傳真菌在成長(zhǎng)后,會(huì)一步步壯大自己的實(shí)力,通過(guò)吐出長(zhǎng)長(zhǎng)的細(xì)絲狀菌絲,殖民附近的其他植物,形成了植物間龐大的地下網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系系統(tǒng)。
在豆類植物的實(shí)驗(yàn)中,研究者發(fā)現(xiàn)與土傳真菌網(wǎng)絡(luò)聯(lián)結(jié)起來(lái)的其他植物依舊會(huì)釋放出防御性的化學(xué)物質(zhì),沒(méi)有相連的鄰居卻并沒(méi)有意識(shí)到危險(xiǎn)。這就是為什么即使植物的化學(xué)彈打不出去,周?chē)闹参镆惨呀?jīng)做好戰(zhàn)斗準(zhǔn)備,因?yàn)橥羵髡婢惨呀?jīng)將這一危險(xiǎn)信息成功送出。
尋求支援
人類在發(fā)起戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí),常常因?yàn)楣餐娴年P(guān)系,聚集盟軍參戰(zhàn)。植物在參戰(zhàn)時(shí),也會(huì)積極拉攏害蟲(chóng)的天敵前來(lái)支援。比如,當(dāng)毛毛蟲(chóng)準(zhǔn)備對(duì)歐洲玉米下口時(shí),歐洲玉米接受到進(jìn)攻信號(hào)后,會(huì)釋放出β-石竹烯,這種物質(zhì)的氣味能招來(lái)寄生蜂,寄生蜂會(huì)產(chǎn)卵在毛毛蟲(chóng)身體里,使毛毛蟲(chóng)的進(jìn)食速度放緩,進(jìn)而食欲減退,幫助玉米逃過(guò)一劫。幾周后卵從毛毛蟲(chóng)肚子里孵化出來(lái)時(shí),毛毛蟲(chóng)也就一命嗚呼了。當(dāng)玉米根遭受毛毛蟲(chóng)襲擊時(shí),玉米根部還會(huì)釋放β-石竹烯,招來(lái)捕食者蛔蟲(chóng)。
不過(guò),有時(shí)植物尋求支援也會(huì)招來(lái)不受歡迎的客人。許多在美國(guó)種植的玉米失去了產(chǎn)生β-石竹烯的能力,使它們受不住昆蟲(chóng)的襲擊。但研究者們恢復(fù)了玉米內(nèi)部產(chǎn)生這種化學(xué)物質(zhì)的基因后,它們的根部卻開(kāi)始感染病原霉菌,這種霉菌似乎錯(cuò)誤地將β-石竹烯視作是邀請(qǐng)函。這使得玉米面臨很尷尬的局面:要么屈服于霉菌對(duì)自己的損害,要么任由毛毛蟲(chóng)侵犯。
設(shè)置陷阱
當(dāng)小昆蟲(chóng)貪吃豬籠草分泌出的甜液時(shí),就會(huì)被豬籠草的粘液粘住掙脫不掉,直至死亡。食蟲(chóng)草食人花散發(fā)腐敗的氣味誘惑昆蟲(chóng),大概吃掉了10只新鮮的昆蟲(chóng)后,才會(huì)開(kāi)出一朵艷麗的大花。但大多數(shù)的植物沒(méi)有進(jìn)化出這么可怕的陷阱,它們做得最多的,只是設(shè)置陷阱釋放化學(xué)毒素來(lái)自保。
十字花科家族的植物(包括西蘭花、白菜、芥菜),會(huì)儲(chǔ)存一些看似無(wú)害的化學(xué)物——硫代葡萄糖苷在細(xì)胞區(qū)室里,旁邊有一種叫做黑芥子酶的酶類,這兩者中間由一層薄薄的細(xì)胞墻隔開(kāi)。當(dāng)一個(gè)不素之客來(lái)吃葉子時(shí),它會(huì)破壞掉這堵細(xì)胞墻,這時(shí)黑芥子酶會(huì)和硫代葡萄糖苷發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生化學(xué)毒素,使捕食者籠罩在毒物中,就是這些反應(yīng)使得十字花科植物有點(diǎn)苦味并具有抗氧化劑的特性。
不過(guò),只有當(dāng)這些化學(xué)陷阱有效時(shí),植物才會(huì)繼續(xù)投入更多資源創(chuàng)造毒素。咬食的昆蟲(chóng)比如毛毛蟲(chóng)一般會(huì)觸發(fā)了陷阱,使得植物提高毒素生產(chǎn)量。然而,吸食植物者比如蚜蟲(chóng),習(xí)慣用針管吸食就可以避開(kāi)這種陷阱,植物并不會(huì)浪費(fèi)資源在這種無(wú)效的武器上。
間諜游戲
在幾百萬(wàn)年與蟲(chóng)子打交道的過(guò)程中,一些植物已經(jīng)聰明到破譯了敵人的交流密碼,并成功地用它們來(lái)發(fā)送假信息。
比如,當(dāng)蚜蟲(chóng)遭受攻擊時(shí)會(huì)釋放信息素β-金合歡烯,這個(gè)信息會(huì)告訴其他的蚜蟲(chóng):我們被困,快點(diǎn)逃生。于是,植物在受到蚜蟲(chóng)攻擊時(shí),也會(huì)釋放β-金合歡烯,通過(guò)模仿蚜蟲(chóng)的警告信息來(lái)嚇退它們。
大部分植物釋放的β-金合歡烯是與其他化合物混合在一起的,蚜蟲(chóng)在多次被騙后,已經(jīng)學(xué)會(huì)忽視了它們。不過(guò)野生土豆已經(jīng)找到改進(jìn)這些信號(hào)的方法了,它們會(huì)在微小葉毛的末端上的球莖里儲(chǔ)存大量的β-金合歡烯,當(dāng)蚜蟲(chóng)登陸上葉子時(shí),它的腿首先會(huì)被黏到有粘性的葉子表面,當(dāng)蚜蟲(chóng)試圖擺脫困局時(shí),一個(gè)輕微的甩腿動(dòng)作就會(huì)打破球莖,釋放出高濃度的β-金合歡烯,拉響蚜蟲(chóng)的報(bào)警系統(tǒng),警告周?chē)难料x(chóng)不要輕舉妄動(dòng)。
緊急救援
植物會(huì)受傷嗎?這是一定的。植物會(huì)被人類不小心踩踏,或受到疾病和昆蟲(chóng)的攻擊,或被食草動(dòng)物嚼爛,這時(shí),它們會(huì)散發(fā)出不同氣味的混合物,這些混合物有的是對(duì)付昆蟲(chóng)的“毒藥”,有的是用來(lái)療傷的“解藥”。比如,你如果將一片葉子撕開(kāi),葉子流出綠色的汁液,但隨后汁液就會(huì)凝固,就像動(dòng)物流血后又結(jié)疤止血一樣。這是因?yàn)槭軅闹参镆矔?huì)產(chǎn)生一種叫做損傷激素的創(chuàng)傷激素,能刺激細(xì)胞分化,“包扎”傷口,起到像動(dòng)物傷口里血栓止血的作用,這些反應(yīng)可以在被襲擊的幾分鐘內(nèi)發(fā)生,也就是說(shuō)植物可以邊包扎傷口邊投入戰(zhàn)斗。
除了“止血”,一些植物綠葉揮發(fā)物的化合物還會(huì)發(fā)揮“消炎”的作用,保護(hù)受傷的組織免受真菌的感染。在割草時(shí),你聞到的新鮮草香,就是這種化合物的味道。它們也會(huì)向鄰居釋放警告信號(hào),提醒危險(xiǎn)正在面前,所以在你聞到濃濃的青草香時(shí),可能植物間正在驚叫著告訴彼此:“危險(xiǎn)!”
以昆蟲(chóng)的繁衍速度和貪吃能力,理論上可以吃掉自古以來(lái)的所有植物,而正是由于植物的反擊能力和自救能力,才使得到現(xiàn)在昆蟲(chóng)只吃掉了全球植物量的10%。不過(guò),昆蟲(chóng)已經(jīng)開(kāi)始針對(duì)植物的化學(xué)防御發(fā)展出解毒劑,包括中和毒素的能力,這個(gè)壓力使植物也得發(fā)展出新的技能。就像紅桃皇后理論說(shuō)的“你只有不停地奔跑,才能停留在原地”的那樣,你只有不斷進(jìn)化,才能生存下去。而植物和昆蟲(chóng)的軍備競(jìng)賽還將繼續(xù)升級(jí)下去。