近來有實驗證實:植物對磁場有一種特別的敏感性,這是一種真正的第六感,此項發現向人們展現了一個不曾了解的科學領域。
說起植物學家最喜歡的植物,那一定要算是擬南芥了。這種開小白花的十字花科植物,只需2個月就可以完成一個生命周期,因此非常適合用在各種實驗中,幫助我們更加深入地了解植物科學。
與其他植物學家一樣,法國國家科研中心研究員瑪格麗特也是利用這種不起眼的擬南芥來印證植物直覺的存在。什么是植物的直覺?簡單說來,就是植物對磁場是否具有特別的敏感性,這可算是它們的第六感了,而此前科學家們已經證實植物具有視覺、觸覺和一定意義上的味覺。
瑪格麗特開始在不同的生長條件下培養擬南芥。每一組植株對比實驗中,只有一個實驗條件是不同的,即生長環境中的磁場強度。實驗進行3天后,結果開始不容忽視:擬南芥竟然因為磁場強度不同而產生了生長狀態差異。實驗顯示:磁場最強狀態10倍于地球磁場的條件下,胚芽的胚軸(根與葉之間的莖部)長度最短。
生長受到抑制
為什么會發生這樣的情況呢?一般來說對于任何植物,落葉、萌芽、開花、結果,這些生長狀態只取決于光照強度變化。可是通過這次實驗的結果看來,影響植物生長的只可能是磁場強度的變化。科學家由此推斷,磁場可能會增強植株接收到的光線信號,使莖部的生長較早受到抑制。
植物學家瑪格麗特早在1993年就已提出植物磁感知的可能性,她從那時便開始研究植物是如何感知光線的。“植物被置于藍光或者紅光下便開始生長,但并不是所有的植物都要求兩者必須兼備:某些植物發芽需要紅光,而另一些則需要藍光,還有一些同時需要兩種光照。”瑪格麗特說道。那么植物到底只擁有一個光線受體呢,還是同時擁有兩個?
還在費城從事研究隱花色素機能的過程時,瑪格麗特便開始研究“看不到”藍光的植物以證實這項假設。她很快發現了特殊的藍光受體,并命名為“隱花色素”。理論上,隱花色素的功能與其他光感受器相同,即感知光線并在光線的各種指標(質量、數量、方向)達到最優的時候終止植株胚軸的發育。于是,植物放棄竭盡全力的生長,而選擇達到合適高度后專注于舒展枝葉進行光合作用,確保植物開花結果。
隨著進一步研究,瑪格麗特發現刺激這種受體可產生一些趨于融合的中間復合物和自由電子,這些易融合的物質最終形成穩定的復合物質,但是,物質融合會因身處磁場中而被延遲。擬南芥也不可避免地會受到這樣的生長干擾。
那么瑪格麗特的新近實驗結果是什么呢?她證明在磁場干擾中隱花色素起到關鍵作用。因為實驗用的擬南芥在兩種不同光線條件下生長,只有在藍光下的植株才會感應到磁場作用。她的另一項實驗也表明,通過轉基因使得擬南芥的隱花色素呈隱性,則磁場變化對擬南芥沒有影響。
影響動物遷徙
隱花色素是否是擬南芥獨有的物質呢?其他植物是否也有?那么在動物體內呢?如果答案是肯定的,它的作用是否也同樣為磁感應器呢?問題的答案依然是迷霧重重。不過經過10來年的研究之后,還是掀開了神秘面紗的一角。人們開始發現昆蟲類、兩棲類以及哺乳類動物體內同樣存在藍光受體。
譬如,在對候鳥的研究中,有兩項發現可以證明其具有對磁場的感知能力:第一,候鳥的視網膜內有藍光受體:第二,鳥類只有在特定的波長下即430-565納米之間時,才能有正確的方向感……而這個波長區間的光正是藍光。但是目前尚不能考證磁場感應的機制,因為還沒有發現發生基因突變的鳥類,而在鳥類身上發現的5種標記不同隱花色素的基因在技術上還無法提取。
法蘭克福大學的沃爾夫岡教授2004年在《自然》雜志中刊登了一篇研究知更鳥隱花色素的論文,他指出了另一個現象。在知更鳥春季向北方遷徙時,如果置身人工磁場環境下,知更鳥的出發飛行的方向便會比平常混亂。由于出發時就迷失方向,與在正常的地球磁場環境下相比,知更鳥比平常多改變了三次方向。這個現象也是候鳥第六感的佐證。
那么其他遷徙類動物又是怎樣的情況呢?“海龜等大型遷徙動物使用的機制尚未確定。不過,與鳥類不同的是,海龜可以在黑夜中分辨方向,這意味著有不同機制的存在。”沃爾夫岡教授在文中闡述道。更與眾不同的是,海龜還能利用洋流的流向導航。
進化的選擇
進化過程中的優選分子,常常會被賦予更多的功能。隱花色素基因就是基于一種古老的酶——光裂合酶的基因逐漸演變而來的。光裂合酶的功能是修復被紫外線損傷的DNA。另外,光裂合酶和隱花色素是兩種藍光(紫外光或者近紫外光)活化物。在光裂合酶中,某種失去光受體修復功能的酶在進化過程逐漸被賦予了調節生物鐘的功能……這是一種在昆蟲與哺乳動物分化之前就存在的機能。當然在哺乳動物體內,隱花色素也不僅僅是生物節律的調節器。從簡單植物擬南芥到某些候鳥,隱花色素又承載了光感受器的功能,而最終又增加了磁感應器的機能。
白鼠也有相同的反應:如果失去隱花色素蛋白就會擾亂身體活動以及體溫變化,而在正常情況下這些都是由生物鐘調節的。人類的神經系統中也有隱花色素蛋白,它就是連接著下丘腦視上核的生物周期神經元。但是目前沒有任何證據顯示它能讓我們對磁場變化有特別的感知。這方面的研究恐怕不會繼續深入,但是對于我們身體中隱花色素蛋白機能的研究會幫助我們對此有更多了解。