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我们继续来读《植物知道生命的答案》这本书。今天，植物界最著名的运动专家，人见人爱的含羞草终于要登场了。 含羞草原产于南美洲。16世纪初，含羞草的种子就被当时疯狂采集各种动植物标本的博物学家们带回欧洲，放在植物园里培养。因为含羞草会动的特点，回到欧洲之后，立即就成了当时的网红植物，深受贵族们的喜爱。人们如果出远门走亲访友什么的，也非常喜欢送上一株含羞草，或者送上几颗含羞草的种子当作礼物。所以含羞草在很短的时间就传遍了整个世界。 我觉得让小孩子爱上植物的最简单的办法就是送他一盆含羞草，并让孩子照看好它。这绝对是孩子们最佳的宠物了。含羞草不仅能与孩子们做肢体上的互动，而且到了晚上，还会乖乖的闭合叶子乖乖睡觉。有了含羞草，你就可以放弃别人家孩子都睡觉了这种不和谐的说法，改说，含羞草都睡觉了，你也该上床睡觉了。 含羞草的适应性很强，除了怕冻怕干以外，没有什么特别的培养要求。你只要不忘记浇水，含羞草几乎就不会出什么问题。所以，含羞草很快就在大部分热带和亚热带的国家扎下了根。在世界各国的外来入侵物种日志上，含羞草都是赫赫有名的。 1753年，一位法国传教士将含羞草作为礼物正式的献给乾隆皇帝，当时是乾隆十八年。从此，含羞草就正式的在中国扎下了根。这个年份很容易记住，是因为1753年有个非常凑巧的大事儿发生，物种分类学的祖师爷林奈，他的皇皇巨著《植物种志》正巧在1753年的5月1日正式出版。为了写这个《植物种志》，林奈大神和他的助手们整整忙了7年。他所创立的双名法，也就是用两个拉丁词，属名加上种名的方式命名物种，一直沿用至今。 说回含羞草吧。含羞草是绝好研究植物运动现象的实验对象。在配合研究方面，含羞草比捕蝇草更合适，因为捕蝇草的运动行为相对比较复杂，而含羞草则只有一个动作，就是受到触碰之后会收起叶子。 印度有一位著名的物理学家，叫做钱德拉·玻色爵士。这位波色爵士，是印度近代科学的先锋人物，也是英国英国皇家学会的第一名印度籍会员。玻色爵士最初的研究领域是无线电，他在1894年就公开演示了毫米波无线电的信号传输，其他类似的研究都要比波色爵士的实验至少晚50多年。所以玻色爵士又被誉为毫米波无线电的开创者。 不过波色爵士更感兴趣的是植物体内的生物电信号。这个兴趣把玻色爵士从一名物理学家硬是变成了一名植物学家。 1901年的时候，波色爵士当时在著名的戴维·法拉第研究室做研究工作，大家一听戴维和法拉第的大名就知道了，这是英国皇家学院最著名的电学研究室。波色爵士凭着自己的兴趣做了一个奇怪的机器，这个机器的功能就是捕捉植物体内的电信号，然后把电信号用扬声器转化成声音信号播放出来。当我们砍树或者摇晃植物的时候，就会有很多的生物电信号在植物体内产生。而这个机器所播放出来的声音，与愤怒和痛苦的呐喊很相似。 这台机器并没有对植物电信号做任何的定量研究，可以说对科学并没有什么帮助。但是，这些痛苦和呐喊的声音，被玻色爵士解释为植物痛苦的呻吟，在发明这台机器之前，我们从来没有从这个角度了解过植物的知觉问题。这也引起了公众的广泛关注。所以说，从对植物知觉的探索上，这台机器倒是有些哲学上的意义。 玻色爵士在皇家学会的一次报告中专门提及了他对含羞草体内发出的电信号的研究。他认为含羞草的叶子被触碰之后，会产生一个活动电位，这个活动电位会沿着叶子进行辐射式的传导，最后导致每一个小叶片的迅速闭合。 当时在场听报告的人当中，坐着一位前辈，这就是我们前面提到过的，研究捕蝇草的科学家桑德逊。桑德逊是一位应用生理学的教授，他觉得没有神经系统也没有肌肉的含羞草，是没办法像动物一样传递生物电信号的。所以他直言不讳的批评了玻色的工作，并且建议皇家学会不要在会刊上刊登玻色的这篇关于含羞草的论文。 好在皇家学会并没有听取桑德逊的建议，最后还是发表了玻色爵士的论文。而且，事实也证明，玻色爵士当时对于含羞草运动和生物电传递方面的判断都是正确的。 动物的运动，是靠肌肉细胞伸缩来牵动的。含羞草没有肌肉，所以它们需要依靠一种完全不同的方式来运动。 植物细胞与动物细胞最大的一点差别，就是植物细胞外围包裹着一层叫做细胞壁的结构。细胞壁的主要成分是纤维素，看起来就好像是包裹在细胞原生质外面的一个硬盒子一样。 我们可以试着切一小片肉，我们会发现，一小片肉永远都是软塌塌的，毫无支撑力。而如果我们切下来一小片萝卜，你会发现，萝卜片是硬的，它能够支撑住自己的重量。这就是细胞壁的作用。细胞壁在植物中就相当于建筑中钢筋的作用，能够承受很大的拉力。细胞内的原生质充满细胞壁构成的盒子时，就能够提供很大的抗压的能力，就好比建筑中的混凝土一样。 当植物缺水萎蔫的时候，会因为细胞内的水分缺失而失去抗压能力，植物就会倒伏下来了。但是，如果你用手拉一拉植物的茎部，你会发现它们虽然萎蔫，但仍然很结实，这是因为那些细胞壁依然在起到钢筋的作用。所以植物只会萎蔫倒伏，并不会断掉。当那些萎蔫的细胞中重新充满水之后，植物就又会重新站立起来了。 含羞草的叶子中有一种特殊的细胞，叫做叶枕细胞。这些细胞就相当于含羞草的肌肉。在正常情况下，叶枕细胞中的钾离子浓度是远远高于外界的。于是，因为渗透作用，外面的水就会努力涌进叶枕细胞中去，把叶枕细胞撑起来。这时候，含羞草的叶子就呈现出挺起来的状态了。 当我们触碰含羞草的时候，电信号就会通知叶枕细胞，叶枕细胞上有很多的钾离子通道，就像一些闸门一样。这些钾离子通道会在一瞬间大量打开，让钾离子离开细胞。这时候的叶枕细胞内部的细胞液就是低浓度的了。于是水分也会立即流走，流向钾离子浓度更高的地方。这时候的叶枕细胞因为失去水的支持，立即萎蔫下来，含羞草的叶片也就合拢了。 生物电信号消失后，叶枕细胞就又开始了收集钾离子的工作。一种叫做ATP的物质会在分解时释放能量，并且把细胞膜外的钾离子运输到细胞膜内部去。当细胞内部的钾离子浓度重新升高后，水就会自然而然的流回到细胞内部，把细胞壁重新支撑起来。这时候，含羞草的叶片就又重新伸展开了。 所以说，在含羞草整个运动过程中，起作用的似乎就是水的流动。叶枕细胞就好像是一个液压系统一样，水流走后，叶枕细胞瘪了，叶子就闭合起来。水流进来，叶枕细胞加压鼓起来，叶子就张开了。而生物电信号的本质其实是钾离子在跨细胞的移动造成的，这些飞快移动的钾离子就是我们检测到的生物电。 那么，触碰植物的动作，是如何引起钾离子在植物体内流动的呢？我们仍然没有找到这个问题的答案。直到50多年以后，我们才慢慢明白其中的原理。咱们明天再接着说。 |
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