植物的神奇本領(lǐng)

改變顏色 使炸彈原形畢露

植物不但讓我們得到美的視覺享受，而且還能為生物提供豐富多彩的食物。現(xiàn)在，它們又有了新的用途——可以拯救人的生命。這聽起來似乎不太可能，難以想象。然而科學(xué)家已經(jīng)“教會(huì)”了植物蛋白質(zhì)有某些化學(xué)物質(zhì)存在時(shí)改變顏色的本領(lǐng)，使它們能夠檢測出炸彈等危險(xiǎn)物品，成為打擊恐怖分子的最新“武器”。這項(xiàng)研究結(jié)果真的很管用，可以對犯罪分子起到強(qiáng)烈的震懾作用。例如，若在安檢大廳種有這類植物，一旦有人攜帶炸彈進(jìn)場，植物的葉子會(huì)馬上變成白色，罪犯只得乖乖地束手就擒。

美國科羅拉多州立大學(xué)生物學(xué)教授瓊·梅德福領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)和美國國防部聯(lián)手，共同完成了這項(xiàng)研究。“這種檢測方法切實(shí)可行，因?yàn)樵卺尫懦鰜淼妮祁惢瘜W(xué)物質(zhì)的威脅刺激下，植物DNA的受體蛋白質(zhì)會(huì)自然做出回應(yīng)，加厚葉的表皮，從而改變其顏色。”她指出，“植物無法逃脫或躲避這些威脅，所以在長期的自然進(jìn)化中培育出檢測和應(yīng)對外部環(huán)境干擾的精密系統(tǒng)。我們就是以這種防御性的反應(yīng)機(jī)制為基礎(chǔ)，開展用植物檢測爆炸物的研究。”

科學(xué)家精心設(shè)計(jì)出一種計(jì)算機(jī)程序，通過讓植物DNA的受體蛋白質(zhì)使用同樣的方式，對炸藥、空氣和水污染物中發(fā)現(xiàn)的化學(xué)物質(zhì)做出反應(yīng)，來操縱植物的自然防御機(jī)制。計(jì)算機(jī)重新設(shè)計(jì)的這些受體相當(dāng)于植物的功能，并且針對植物細(xì)胞壁，細(xì)胞壁可以在空氣里或附近的土壤中識別污染物或炸藥。植物檢測出這些物質(zhì)后，將激活能使葉子失去綠色變成白色的內(nèi)部信號。

梅德福教授認(rèn)為，這個(gè)主意的高明之處在于“探測器”直接來自于自然界的植物。在“教會(huì)”了它們怎樣去“偵察”我們感興趣的事情之后，就能以任何人都可以看到的方式準(zhǔn)確敏捷地做出反應(yīng)，告訴我們附近有沒有危險(xiǎn)物品。這些植物的“偵查”能力和狗不相上下，甚至還更敏感。

通風(fēng)報(bào)信 防御捕食者入侵

美國加利福尼亞大學(xué)植物學(xué)家理查德·卡爾班教授的研究表明，植物王國的成員能夠互相“交流”，它們相互“溝通”的行為能力比我們想象的更為復(fù)雜。他在實(shí)驗(yàn)中驚訝地發(fā)現(xiàn)：植物會(huì)通過空氣給“鄰居”發(fā)送化學(xué)信息，警告它們提防饑餓的捕食者；對方“聽到”之后，會(huì)提高防御蚱蜢、毛毛蟲及其他入侵者的能力。這位科學(xué)家承認(rèn)，自己的論點(diǎn)引起了生物界的爭議。但他還是幽默告誡說，下次當(dāng)你聽到花園里植物之間發(fā)出奇怪的沙沙聲時(shí)，請不要靠得太近。

在對美國西部土生土長的蒿屬灌木和黃色花灌木進(jìn)行研究之后，卡爾班教授確認(rèn)它們之間確實(shí)會(huì)進(jìn)行“對話”。按照實(shí)驗(yàn)步驟，他首先模擬蚱蜢對植物進(jìn)行損壞的方式，用剪刀剪掉盆栽灌木莖葉的一部分；然后在灌木地里分別栽種一些被剪掉莖葉的和完好的植物，以比較它們“鄰居”遭受蚱蜢捕食的損壞程度。他最后發(fā)現(xiàn)，那些和剪過莖葉的“鄰居”在一起的灌木，得以免遭蚱蜢的侵害，葉子基本上沒有受損。這說明曾經(jīng)被損壞的植物以某種方式“告訴”它們的“鄰居”：加固防御“工事”，預(yù)防蚱蜢入侵。

迄今為止，卡爾班教授尚未確定灌木“交談”時(shí)在空氣中發(fā)送的是什么化學(xué)物質(zhì)，但有一點(diǎn)在實(shí)驗(yàn)中得到了肯定：進(jìn)行過“對話”的同類型植物身上遭受的傷害最少，這說明植物具備區(qū)分出“家庭”成員的能力。

德國植物學(xué)家弗蘭克·赫爾曼博士領(lǐng)導(dǎo)的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，灌木在被修枝剪葉時(shí)會(huì)因劇痛而扭動(dòng)，并且釋放出一種氣體。他們通過高度靈敏的麥克風(fēng)，聽到了健康植物發(fā)出的“泡泡”音。但在受到攻擊時(shí)，即使被微小昆蟲咬傷，這種聲音便上升成尖銳的刺耳聲。

“植物受到的壓力越大，發(fā)出的聲音就越大。植物實(shí)際上并沒有痛苦地尖叫，但是當(dāng)它們發(fā)出乙烯氣體時(shí)，就能聽見不同的聲音了。”赫爾曼博士說，“釋放乙烯的另一個(gè)作用還在于警示其他植物，準(zhǔn)備應(yīng)對可能的‘攻擊’，這也許是植物和樹木的一種‘交談’方式。”

科學(xué)家認(rèn)為，這項(xiàng)研究可能有助于確定哪些水果和蔬菜保鮮的時(shí)間更長一些。例如，黃瓜開始變質(zhì)時(shí)會(huì)發(fā)出一種反常的聲音，可以根據(jù)這點(diǎn)把它和新鮮黃瓜及時(shí)分開。

犧牲局部 換來新的生機(jī)

在面臨捕食者或疾病威脅的時(shí)候，精明的植物為了頑強(qiáng)地生存下去，有時(shí)也會(huì)選擇“尋短見”的自我保護(hù)方法。自殺一直被視為是具備高等智能的人類的“發(fā)明”專利，但據(jù)奧地利維也納大學(xué)生物學(xué)家的研究，植物早就有一套“自殺”機(jī)制。如果受到動(dòng)物威脅或者傳染病感染，作為一種長期的保護(hù)策略，它們會(huì)故意使自己一部分死亡。科學(xué)家分析說，植物感染的那部分死亡，意味著疾病也將隨著植物的那部分而被徹底清除掉了。

“有人認(rèn)為，巨大的熱量或臭氧殺死了植物，這常常是一種錯(cuò)誤的假設(shè)。”主持這項(xiàng)研究的維也納大學(xué)生物化學(xué)和細(xì)胞生物學(xué)系主任安德里亞斯·巴赫梅爾強(qiáng)調(diào)說，“在大多數(shù)時(shí)候，植物自己創(chuàng)建了一種特殊的機(jī)制，去設(shè)法拯救那些能夠被救的東西。盡管植物的某些部分因?yàn)轭櫲缶侄栽杆劳隽耍诵娜匀换钪！?/p>

與動(dòng)物不同，植物無法逃離危險(xiǎn)，因此具備了更多不同的保護(hù)策略。遇到捕食者或疾病威脅時(shí)，植物不能一走了之，只得“自殺”其中的某些部分，這就是它們經(jīng)常使用的一計(jì)。科學(xué)家現(xiàn)在正深入研究，試圖找出植物的“自殺”傾向與它們秋天落葉的能力有著怎樣的聯(lián)系。令人驚訝的是，植物和動(dòng)物一樣也有化學(xué)武器形式的免疫系統(tǒng)，用來對抗像真菌感染的影響。

造“防曬霜” 防御B類紫外線

B類紫外線是太陽光線中最強(qiáng)烈的部分，終日暴曬會(huì)對人類和植物造成很大的傷害。B類紫外線的輻射會(huì)造成細(xì)胞內(nèi)的蛋白和DNA損傷，致使植物生長緩慢和死亡。植物不同于人類，它們生長在野外，無法逃避，不穿防護(hù)服，沒抹防曬霜，它們是如何應(yīng)對B類紫外線的輻射而保護(hù)自己不被曬傷呢？

英國格拉斯哥研究人員通過15年的研究，揭開了其中的秘密。他們發(fā)現(xiàn)植物為了在B類紫外線的輻射下生存下去，進(jìn)化出了一些強(qiáng)有力的適應(yīng)性防御機(jī)制。其中UVR8的紫外線傳感蛋白主導(dǎo)的一系列復(fù)雜的保護(hù)性反應(yīng)，能在葉子里面制造自己的“防曬霜”。UVR8這種光探測蛋白質(zhì)起到“光感受器”的作用，當(dāng)它檢測出B類紫外線的存在時(shí)，便會(huì)開始一種保護(hù)葉子的化學(xué)反應(yīng)，植物能利用它檢測出日光光譜的特定區(qū)域。

包括人類在內(nèi)的脊椎動(dòng)物擁有產(chǎn)生視力的“光感受器”，而植物則利用它的“光感受器”指揮自身朝著光源生長和開花。研究人員確認(rèn)，UVR8是一種全新的“光感受器”。蛋白質(zhì)使用“色氨酸氨基酸”這種特定的化學(xué)物質(zhì)檢測B類紫外線。結(jié)果表明，這些氨基酸檢測B類紫外線非常有效。