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"會說話的樹"

1983年，兩個科學家團隊公布了一項和植物通訊有關的驚人發(fā)現(xiàn)，這讓我們對從柳樹到棉豆的所有植物的了解都有了革命性變化。這些科學家聲稱，樹木可以彼此警告食葉昆蟲即將到來。在這些較為淺顯的結論背后，是令人震驚的暗示。報道這些研究的新聞很快在大眾文化中傳播開來，不光是在《科學》雜志上，連全世界的主流媒體都在談論"會說話的樹"。

戴維？羅茲和戈登？奧里安斯是華盛頓大學的兩位科學家，他們注意到，如果一些柳樹鄰近的其他柳樹已經(jīng)被天幕毛蟲6所侵害，那么天幕毛蟲就不太會在這些柳樹的葉子上大吃特吃。羅茲發(fā)現(xiàn)，在病樹附近的這些健康柳樹能夠抵抗這些毛蟲，是因為它們的葉子含有酚類和單寧類物質，這使得葉子的味道對毛蟲來說變得很差，而在病樹的那些易遭噬食的葉子里就找不到這些物質。因為科學家在病樹和它們健康的鄰居之間找不到任何物理上的聯(lián)系它們并不共享相同的根系，枝條彼此也不接觸羅茲推測病樹一定向健康柳樹傳達了一種借空氣傳播的外激素信息。換句話說，病樹向鄰近的健康柳樹發(fā)去了信號："小心！加強防備！"

僅3個月之后，達特茅斯學院的研究者伊安？鮑德溫和杰克？舒爾茨發(fā)表了一篇影響重大的論文，支持了羅茲的報告。鮑德溫和舒爾茨一直與羅茲有聯(lián)系，他們不像羅茲和奧里安斯那樣監(jiān)視在野外開放環(huán)境下生長的樹木，而是設計了條件高度可控的實驗。他們研究的是在不透氣的有機玻璃籠中種植的楊樹和糖槭7幼苗(大約1英尺8高)。實驗中一共用了兩個有機玻璃籠。靠前個籠子里面有兩個居群的幼苗有15株幼苗各有兩片葉子被撕成兩半，另15株幼苗則未受損傷。第二個籠子里面是對照組幼苗，自然，它們都沒有損傷。兩天之后，在受傷幼苗其他的葉子中發(fā)現(xiàn)有很多化學物質的含量升高了，這些物質包括已知能夠阻礙毛蟲生長的有毒酚類和單寧類物質。在對照組籠子中的幼苗體內則沒有這些物質含量升高的跡象。然而，這一實驗很重要的結論是，和受傷幼苗在同一籠子中的未受損傷幼苗的葉子中，也發(fā)現(xiàn)酚類和單寧類物質的含量有顯著增長。鮑德溫和舒爾茨提出，只要是受損的葉子，不管是在他們的實驗中被撕損的葉子，還是在羅茲的觀察中被昆蟲攝食的柳樹葉子，都會釋放一種氣體信號，使傷樹可以和未受損傷的樹木通訊，結果，那些未受損傷的樹木會保護自身免受即將來臨的昆蟲侵害。

這些早期的有關植物通訊的報告常常被科學共同體中的其他人拒絕接受，他們認為這些研究要么缺乏正確的對照組，要么雖然得出了正確的結果，卻夸大了其意義。與此同時，大眾媒體卻熱情接受了"會說話的樹"這個觀念，把研究者的結論都擬人化了。不管是《洛杉磯時報》、加拿大的《溫莎星報》，還是澳大利亞的《時代報》，新聞市場都在為這個觀念走火入魔，登載的消息都有類似下面這樣的標題："科學家翻動新樹葉，發(fā)現(xiàn)樹木會說話"，"噓，小小的植物有大大的耳朵"。《薩拉索達先驅論壇報》的頭版標題則是"科學家相信，樹木會說話，會彼此回應"。《紐約時報》1983年6月7日的主社論標題甚至是"當樹木說話時"，在這篇文章中，作者推測"會說話的樹木的樹皮比立枯病更狠"9。所有這些公眾媒體的關注都不足以使科學家接受鮑德溫和他的同事提出的化學通訊的想法。但是在很近十年中，植物通過氣味來通訊的現(xiàn)象已經(jīng)在包括大麥、絹蒿和榿木在內的大量植物身上得到了反復驗證，而在那篇開創(chuàng)性之時剛剛離開學院的年輕化學家鮑德溫，則繼續(xù)了他很好的科研生涯。

盡管植物通過靠空氣傳播的化學信號受到鄰近植物影響的現(xiàn)象，現(xiàn)在已經(jīng)是認可的科學事實，許多疑問還仍然存在：植物真的在彼此通訊(換句話說，有目的地彼此警告即將到來的危險)嗎？還是說，健康的植物只是在竊聽受侵害植物的獨白，后者本來不想被人聽到它在說話？當植物向空氣中散發(fā)氣味時，這真的是交談的一種方式嗎？還是說它只是在釋放氣體？植物會呼叫幫助、警告鄰居的想法富有寓意、充滿擬人化的美感，但這真的反映了信號傳遞的原始意圖嗎？

為了解決這些問題，墨西哥伊拉普阿托高等研究中心的馬丁？海爾及其團隊在很近幾年里一直在研究野生棉豆(Phaseolus lunatus)。海爾知道當棉豆被甲蟲取食時，它會產(chǎn)生兩種反應。被昆蟲取食的葉子會向空氣中釋放混合揮發(fā)物，而花(盡管并未被甲蟲直接侵害)會制造蜜汁，吸引以甲蟲為食的節(jié)肢動物。在他研究的早期，也就是千年之交的時候，海爾在德國耶拿馬克斯？普朗克化學生態(tài)學研究所工作，鮑德溫也在那里工作，當時是(現(xiàn)在也是)系主任。就像在他之前的鮑德溫一樣，海爾也想知道棉豆為什么要釋放這些物質。

海爾和他的同事把已經(jīng)被甲蟲侵害的棉豆植株放到與甲蟲隔離的植株旁邊，并監(jiān)測不同葉子周圍的空氣。他們從3棵不同的植株上選擇了總共4片葉子從一棵已經(jīng)被甲蟲侵害的植株上選擇了兩片葉子，一片葉子已被取食，一片葉子還未被取食；從一棵鄰近的但仍然健康的"未受侵害"植株上選擇了一片葉子；又從與甲蟲或受侵害植株隔絕一切接觸的一棵植株上選擇了一片葉子，作為對照組。他們用一種叫作氣相色譜質譜分析的不錯技術(在電視劇《犯罪現(xiàn)場調查》中對這一技術常有展現(xiàn)，香水廠在研發(fā)新香水時也要用到它)來鑒定每片葉子周圍空氣中的揮發(fā)物。

海爾發(fā)現(xiàn)，同一棵植株上被取食的葉子和健康葉子釋放的氣體中，其揮發(fā)物接近相同，而作為對照組的葉子，其周圍的空氣卻接近不含這些物質。此外，與受到甲蟲侵害的植株相鄰的棉豆健康葉子周圍的空氣中也含有揮發(fā)物，而且和在被取食的植株那里監(jiān)測到的物質也相同。這些健康植株同樣也不太可能再被甲蟲攝食。

這一組實驗顯示，未受害的葉子如果與受害葉子鄰近，就可以在防御昆蟲上具備優(yōu)勢，這證實了早先研究的結論。但是海爾仍不相信受害葉會向其他植株"說話"，警告它們近在咫尺的侵害。相反，他懷疑鄰近的植株恐怕是像竊聽一樣"竊嗅"了受害植株的內部信號，這個內部信號本來是發(fā)給同一植株的其他葉子的。

海爾用一種簡單而精巧的方法改進了實驗設置，以檢驗他的假說。他把兩棵棉豆植株彼此靠近放置，但用塑料袋把受害葉密封了24小時。這回當他再檢查和靠前次實驗相同的4種類型的葉子時，結果就有所不同了。受害葉仍然釋放和以前相同的化學物質，同一棵豆蔓上的其他葉子和鄰近植株的葉子現(xiàn)在卻和對照組植株一樣它們周圍的空氣中沒有這些物質。

海爾和他的團隊打開包裹受害葉的塑料袋，利用一個通常用在電腦芯片上給電腦降溫的風扇，把受害葉周圍的空氣吹往兩個方向：其一是向同一棵豆蔓上端的相鄰葉子吹，其二是向遠離豆蔓的空氣中吹。他們檢查了從莖蔓高處的葉子散發(fā)出來的氣體，測量了它們產(chǎn)生的蜜汁量。被受害葉散發(fā)的氣體吹拂到的葉子自己開始散發(fā)同樣的氣體，并同時產(chǎn)生蜜汁。沒有暴露在受害葉散發(fā)的氣體之中的葉子則沒有變化。

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