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      能說(shuō)會(huì)道 植物間的無(wú)聲交流

      2018-05-30 10:48:04韓飛
      科學(xué)大觀園 2018年14期
      關(guān)鍵詞:交流植物語(yǔ)言

      韓飛

      植物會(huì)說(shuō)話,這件事是真的。你的頭腦中是不是浮現(xiàn)出這樣的畫(huà)面:兩棵樹(shù)交頭接耳,兩朵花湊在一起絮絮叨叨?這未免太異想天開(kāi)了。不過(guò)真相究竟是怎樣的呢?

      人要說(shuō)話。人多的時(shí)候就嘰嘰喳喳講個(gè)不停,一個(gè)人時(shí)也要自言自語(yǔ)。按認(rèn)知心理學(xué)家Stevem Pinker的說(shuō)法,人類是用“心語(yǔ)(inner speech)”思考和交流的動(dòng)物,也就是用符號(hào)化的概念“默默地”建構(gòu)認(rèn)知。

      嬰幼兒同樣擁有心語(yǔ),只不過(guò)形式上更簡(jiǎn)單些,而且喜歡說(shuō)出來(lái)(所以幼兒園里永遠(yuǎn)都那么吵),但嬰幼兒的“語(yǔ)言”與成年人的語(yǔ)言是可以互譯、交流的。也正是因?yàn)樯g普遍性的交流,存在于語(yǔ)言之先,所以自烏克蘭大草原起源的原始印歐語(yǔ),才能向東、向西伴隨馬匹的傳播而傳播。

      那么,對(duì)嬰兒來(lái)說(shuō),不懂用富有變化的哭笑聲跟成年人交流,就很危險(xiǎn);成年人類一旦拋棄交流,生活也將變得艱難。400萬(wàn)年前,人類祖先阿爾法南方古猿學(xué)會(huì)了最原始的語(yǔ)言交流;200萬(wàn)~250萬(wàn)年前的能人,其左腦布洛卡區(qū)和緣上回、角回區(qū)域加深,這些區(qū)域都跟語(yǔ)言進(jìn)化相關(guān);終于到3萬(wàn)年前,現(xiàn)在智人學(xué)會(huì)了真正的說(shuō)話——最高級(jí)的交流。

      語(yǔ)言作為一種“復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)”,大大增強(qiáng)了適應(yīng)性,人類可以用這套通訊系統(tǒng)精確交流與生存、繁殖相關(guān)的重要信息。比如,有一頭兩米高的巨型樹(shù)懶,狩獵它應(yīng)該走“大樹(shù)前面的小道”,而不是“小樹(shù)后面的大路”;“前面第四棵樹(shù),向右轉(zhuǎn),把公羚羊趕向紅色的巨石,我們會(huì)在那兒埋伏,然后用矛刺它”;獵物應(yīng)該怎么分?肉吃不完,那可不可以換一些水果?啊,尼安德特人在山下,我們?nèi)ネ狄u吧!殺他們的男人,搶他們的女人!

      請(qǐng)注意,尼安德特人(Homo neanderthalensis)也有F0XP2“語(yǔ)言基因”,但很可能并不會(huì)講話,或者聽(tīng)不懂智人之間的陰謀與戰(zhàn)爭(zhēng)動(dòng)員。只因?yàn)楦呒?jí)通訊系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn),需要一堆配套設(shè)施(不然,擁有語(yǔ)言基因的老鼠、蝙蝠、一些鳥(niǎo)類也會(huì)說(shuō)人話了)。比如,尼安德特人的小腦占整個(gè)腦部的比例比現(xiàn)代人的小許多,一般這一比例越大,語(yǔ)言和記憶功能才越強(qiáng)。

      所以,不怎么會(huì)交流的尼安德特人,可能就是這樣被善于交流、言談的智人給團(tuán)滅的??梢哉f(shuō),會(huì)不會(huì)交流真的可以決定一個(gè)物種的生死存亡。顯然,進(jìn)化更早、生物量更大的植物,怎么可能不明白這個(gè)道理!

      植物是怎么保持通話的

      植物不具有神經(jīng)系統(tǒng),但是沒(méi)關(guān)系,它自有一套“能說(shuō)會(huì)道”的通訊系統(tǒng)。

      交流未必非靠說(shuō),只要能把“信”送到,怎么著都成:非洲瓦圖齊部落的交流仰仗“鼓語(yǔ)”,西班牙加那利群島的戈梅拉島居民、摩洛哥阿特拉斯山居民以及中國(guó)苗族等等,均會(huì)使用“口哨語(yǔ)(whistled language)”遠(yuǎn)程交流。蜜蜂,它們靠舞蹈和信息素來(lái)交流食物的距離和方向。有意思的是,意大利蜂還能懂中國(guó)蜜蜂的“舞蹈語(yǔ)言”??梢?jiàn),只要能交流信息,形式并不重要,載體是聲波、視覺(jué)圖像還是信息素分子也不重要。

      對(duì)植物而言,鋪設(shè)通訊系統(tǒng),最好就近取材、就地取材。沒(méi)有神經(jīng)元,但它們可以合成海量的、結(jié)構(gòu)不同、活性不一的化學(xué)分子,后者即可以打造為信息的載體。一句話,植物間的交流,母語(yǔ)是“化學(xué)語(yǔ)言”,第二外語(yǔ)才是“聲波語(yǔ)言”。

      先說(shuō)母語(yǔ)。去植物細(xì)胞的膜上看看吧,那里遍布著可以結(jié)合化學(xué)分子的蛋白受體。它們就是一扇扇城門,化學(xué)信使取道于茲,一路或三百里加急或六百里加急把消息傳遞到細(xì)胞核。當(dāng)然,小分子化合物如CO2、萜類/半萜類化合物也可以經(jīng)由氣孔,直接進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部。緊接著,基因組將啟動(dòng)或關(guān)閉特定基因,然后將令一出,特定位置的特定細(xì)胞的特定代謝發(fā)生改變——這就叫“運(yùn)籌帷幄之中,決勝千里之外”。

      典型的植物帝國(guó)通訊范例,是這樣運(yùn)作的(以玉米為例):兩棵玉米做鄰居,一棵生長(zhǎng)過(guò)盛,自家葉子擠到了另一棵玉米“身上”。這時(shí),后者可把葉面上的機(jī)械刺激,轉(zhuǎn)換為根上的化學(xué)語(yǔ)言,說(shuō)給前者對(duì)根“聽(tīng)”,鄰居玉米“愧而退”,轉(zhuǎn)向別的地方開(kāi)疆拓土。當(dāng)把受過(guò)機(jī)械刺激的玉米液體培養(yǎng)基,再拿來(lái)培養(yǎng)另一棵玉米幼苗時(shí),后者的根“遲疑不前”,好像知道此地已被同類扎根。

      有的植物,它們的信使RNA(對(duì),就是以往被認(rèn)為太脆弱、壽命短暫的mRNA),甚至能直穿城門,登堂入室,儼然御史欽差,直接向目標(biāo)基因組發(fā)號(hào)施令。這種情況多見(jiàn)于寄生植物和宿主植物之間,比如菟絲子、獨(dú)腳金、肉蓰蓉和擬南芥、番茄。當(dāng)菟絲子遇到擬南芥時(shí),會(huì)單刀直入,用附根刺入擬南芥體內(nèi),然后像科幻電影一樣展開(kāi)“深層對(duì)話”,“說(shuō)服”靶細(xì)胞的基因主動(dòng)配合,關(guān)閉免疫防御系統(tǒng),放它們的母體進(jìn)來(lái)。

      再說(shuō)植物的第二外語(yǔ)。跟人類一樣,植物確實(shí)能聽(tīng)見(jiàn)聲音:它們的細(xì)胞膜上有機(jī)械力受體蛋白,它們多且小,而且是多毛的結(jié)構(gòu),能感受細(xì)微的風(fēng)吹草動(dòng)。

      比如,探測(cè)水源時(shí),植物的根有兩個(gè)辦法:對(duì)漸近的水源就靠檢測(cè)土壤濕度梯度變化;對(duì)較遠(yuǎn)處的水源就靠聲波探測(cè)。即使把兩棵胡椒用塑料袋遮蔽起來(lái),化學(xué)語(yǔ)言行不通之后,它們依然能靠微弱的聲音進(jìn)行交流。當(dāng)然,植物能聽(tīng)見(jiàn)聲音最明顯的例子,就是抖音上不禁嚇的含羞草短視頻,一聲怪吼就嚇得葉片閃電一般合閉!

      植物都在交流什么

      首先,植物聊天的話題并不多,這是可以理解的。

      研究人類“心語(yǔ)”的科學(xué)家告訴我們,人類祖先一開(kāi)始交流的東西同樣不多,以至于最古老的詞匯還不到100個(gè)。長(zhǎng)期進(jìn)化以后,復(fù)雜社會(huì)和文化出現(xiàn),它們“帶來(lái)了”高級(jí)的詞匯和語(yǔ)法。莎士比亞不出,英語(yǔ)不典雅。只不過(guò),植物沒(méi)有腿腳,也沒(méi)有莎士比亞,所以“話風(fēng)”簡(jiǎn)練而不花哨。值得一談的主題,也就是防務(wù)了。所以,植物之間(plant to plant)的交流基本以“合作—御敵”為主,兼顧其他。

      這里,每一棵樹(shù)都是一座烽火臺(tái),當(dāng)遭遇蟲(chóng)害襲擊時(shí),狼煙四起,并向更遠(yuǎn)處依次傳遞。這種“化學(xué)狼煙”(揮發(fā)性有機(jī)物,BVOCs),可以是柳樹(shù)葉片里合成的乙烯,后者經(jīng)風(fēng)媒傳播,可讓周圍70米內(nèi)的柳樹(shù)收到預(yù)警,也可以是山艾合成的茉莉酮酸甲酯,后者也能經(jīng)風(fēng)傳播,通知鄰居山艾防御。

      當(dāng)非洲金合歡樹(shù)被啃噬,它們?nèi)~片中單寧酸含量就會(huì)直線上升,周圍45米范圍內(nèi)的金合歡樹(shù)也能收到信號(hào),并在5~10分鐘內(nèi)厲兵秣馬,合成大量單寧酸以備敵。不過(guò),整體而言化學(xué)語(yǔ)言站遠(yuǎn)了就聽(tīng)不見(jiàn)(一般不超過(guò)1米),因?yàn)锽VOCs類物質(zhì)會(huì)與空氣中的臭氧、羥基、硝酸根基團(tuán)發(fā)生反應(yīng)而失效。

      其次,不同種的植物亦可結(jié)盟,也就是柳樹(shù)制造的“化學(xué)狼煙”,能跨物種“廣而告之”,被楊樹(shù)、糖楓接收。同理,利馬豆遭昆蟲(chóng)襲擊后,也能把危險(xiǎn)信號(hào)傳遞出去,長(zhǎng)在它周圍的野生青豆和黃瓜,會(huì)生長(zhǎng)得更快、防御力更強(qiáng)。

      上文提及的山艾受傷后,也能告知周圍的番茄和煙草,前者隨后合成昆蟲(chóng)消化道酶抑制劑,后者則合成防御性多酚氧化酶。生長(zhǎng)季過(guò)去,那些接到友軍預(yù)警的植物受蚱蜢和地老虎的損害最少,這都拜“哨兵”山艾所賜。

      值得一提的是,植物可以靠交流辨別異己。鳳仙花屬植物可與同類友好地并存于“一盆之內(nèi)”,但一旦發(fā)現(xiàn)對(duì)方是“陌生人”(根、葉探測(cè)器一接觸即知),便會(huì)加速生長(zhǎng),根和莖的加速伸長(zhǎng),而葉片數(shù)量猛增。

      最后,植物還有跨界交流的本領(lǐng)。只因?yàn)?,植食性昆蟲(chóng)不傻的,它們能根據(jù)BVOCs的比例,破譯植物的語(yǔ)言,并在萬(wàn)紫千紅的“背景噪聲”中定位到目標(biāo)。

      對(duì)此,植物一方面啟動(dòng)免疫,改換BVOCs成分比例,比如歐洲白樺,當(dāng)遭遇尺蠖蛾幼蟲(chóng),它們能在2~3分鐘迅速反應(yīng),大量合成釋放醛類化合物“驅(qū)蟲(chóng)”;另一方面,一旦前招不奏效,將再次更換“電臺(tái)頻道”、請(qǐng)外援,比如玉米,當(dāng)落敗于甜菜黏蟲(chóng),它們可迅速合成并釋放吸引寄生黃蜂的化學(xué)物質(zhì),讓后者飛來(lái)在甜菜黏蟲(chóng)體內(nèi)產(chǎn)卵,這就叫“借刀殺蟲(chóng)”??上У氖?,商業(yè)化種植的雜交玉米正在失去這一本領(lǐng),一些品種已經(jīng)無(wú)法用化學(xué)語(yǔ)言招引寄生黃蜂,來(lái)為它們殺死蔗螟蛾。

      人類能從中學(xué)到什么

      對(duì)植物間交流的研究,曾在上世紀(jì)80年代剛起步就進(jìn)入了死胡同。1983年,兩篇論文告訴世人,植物可以互相交流,柳樹(shù)、楊樹(shù)和糖楓可共享昆蟲(chóng)來(lái)犯的信息。當(dāng)時(shí)科學(xué)家感興趣的是,沒(méi)有神經(jīng)中樞的柳樹(shù)和楊樹(shù),到底是如何傳輸、接收以及解碼信號(hào)的,以及除了化學(xué)信號(hào),它們還能交流什么等等。

      但很快,這類研究被邊緣化。一方面是因?yàn)槊襟w和記者在報(bào)道時(shí),把植物擬人化,做的紀(jì)錄片中,植物儼然是“能說(shuō)會(huì)道的神奇小精靈”,這讓一些科學(xué)家感到反感;另一方面,大部分科學(xué)家認(rèn)為,植物沒(méi)有神經(jīng)元系統(tǒng),它們的“社會(huì)性”并不突出;那些癡迷記錄植物生物電信號(hào),聲稱植物語(yǔ)言有的很冷峻、有的很幽默的人,實(shí)在是亂來(lái)。

      現(xiàn)在看,癡迷把植物擬人化不合適。但,全盤否定植物的“社會(huì)性”也是一種“人類中心主義”作祟。一方面,行為固然必須有生理基礎(chǔ),生物特征劃定了文化的范圍,所以“你不可能教會(huì)一條狗打撲克”,但另一方面,生物進(jìn)化在同一需求面前有趨同性,所以西藏人和因紐特人雖然在進(jìn)化上走了不同的道路,但最后都適應(yīng)了高寒和少膳食纖維攝入的居住與飲食環(huán)境。

      其中,因紐特人長(zhǎng)期使用高脂的海豹肉而不得動(dòng)脈硬化,這是因?yàn)樗麄凅w內(nèi)跟不飽和脂肪酸濃度有關(guān)的FADSs基因發(fā)生了變異。最近,我國(guó)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)哈薩克族人長(zhǎng)期食用牛羊馬駝和牦牛肉,心腦血管病風(fēng)險(xiǎn)反而比漢族人低,則是因?yàn)樗麄凅w內(nèi)發(fā)生了一個(gè)跟膽固醇吸收相關(guān)的基因變異:腳手架蛋白LIMIA1突變后,吃下去的膽固醇都隨糞便排出了體外。瞧,一道難題,有多種解答方法。

      同理,植物與動(dòng)物、人類一樣,都有“合作求生”的需求,因此進(jìn)化出兩套迥然不同的通訊系統(tǒng),一點(diǎn)也不奇怪。人類不能以沒(méi)有神經(jīng)元為理由,就否定植物智能和社會(huì)性的一面。不然,就等于從邏輯上否認(rèn)了強(qiáng)人工智能的任何可能性,畢竟硅基的計(jì)算機(jī)也沒(méi)有神經(jīng)元。

      所以,還是學(xué)會(huì)用植物的眼光重新打量世界吧!

      那樣一來(lái),你會(huì)看見(jiàn)或聽(tīng)見(jiàn)一個(gè)嶄新的世界。人類對(duì)世界的感知是建立在生理器官和物理規(guī)律上的,想象力能突破它們的限制。想想透過(guò)蜂鳥(niǎo)之眼看花的例子吧:跟人類不同,蜂鳥(niǎo)的眼睛能看見(jiàn)紫外光,所以能看見(jiàn)花瓣上,專為指引它們降落的紫外色素發(fā)出的光。我曾為這種人眼看不見(jiàn)的現(xiàn)象寫了一首小詩(shī),可以用來(lái)做本文的結(jié)束:

      每一片花瓣都是一塊機(jī)場(chǎng)

      幽幽點(diǎn)點(diǎn)放射紫外光

      以供蜂鳥(niǎo)自夜空穩(wěn)穩(wěn)垂降

      密集堆放的花蜜好似航空燃油

      補(bǔ)給蜂鳥(niǎo)下一次遠(yuǎn)飛的能量

      作為交換,蜂鳥(niǎo)航班把花粉帶到他鄉(xiāng)。

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