矮牽牛：假扮牽牛的茄子兄弟

史軍

在認識世界的道路上，有個必備的小技能，那就是分類。水里游的、天上飛的、地上跑的，誰跟誰一家，誰同誰親近，統統按照形態結構分門別類。人們常說“物以類聚，人以群分”，不過，這外貌相似的未必就是同一家子的生物，很多時候只是生活方式相近而已。

從初夏開始，花壇中會活躍著一些異常靚麗的“喇叭花”，花的顏色非常豐富，紅的、紫的、紅白相間的等等。只是，這些“喇叭花”與正版的喇叭花——牽牛有很大的區別，它們的個頭很矮，也沒有牽牛那樣的藤蔓，更不會順著竹竿籬笆蔓延而上。但就裝點效果而言，這些矮個子“喇叭花”平鋪展開后，如同花毯一樣，一點不比正版的遜色。這些“喇叭花”有個通俗的名字，就是矮牽牛。

假扮牽牛花的茄子兄弟

矮牽牛雖然跟牽牛只有一字之差，但卻是截然不同的植物，就好像睡蓮不是蓮，玫瑰茄也不是茄一樣。它們有相似的名字，只是因為長得相似而已。其實，矮牽牛的正名是碧冬茄，是茄科家族的成員，論輩分，倒是跟土豆、茄子、西紅柿是一大家子的。至于我們平常所說的牽牛花，那可是旋花科的成員，是與紅薯、空心菜同屬一個家族的。

與很多出色的茄科植物一樣，碧冬茄的老家在南美洲，其拉丁屬名（Petunia）就來自于當地的圖皮-瓜拉尼語族，意思是煙草。其實，煙草、土豆、茄子、西紅柿都是從南美洲走出的改變世界的植物，所以不得不感嘆，南美洲真是一個茄科植物的樂園。如今，矮牽牛也不甘示弱，因為耐旱耐熱，花期超長，它毫無懸念地成為世界各地稱霸夏日花壇的重要物種。

還有令人稱奇的一點，人們常常栽培的矮牽牛其實是一個雜交種，但是到今天，已經很難確認栽培矮牽牛的親本究竟是誰，這是因為矮牽牛的種間雜交完全不存在障礙，并且在確定各個物種的分類關系之前，它們就已經有非常廣泛的雜交了。目前較為通行的觀點是，矮牽牛是野生的直立性腋生矮牽牛（P. axillaris）和匍匐性青紫矮牽牛（P. integrifolia）的雜交后代。

從1835年，第一種矮牽牛商業栽培品種出現，到1965年時，已經發展到436個品種。目前，按照矮牽牛花的大小和重瓣特性，人們通常將它們分為大花單瓣類、豐花單瓣類、多花單瓣類、大花重瓣類、重瓣豐花類、重瓣多花類和其他類型。但是萬變不離其宗的是，矮牽牛花朵的基本形態都是類似的，圓圓的花冠和長長的花冠管就是它們的身份證明。那么，這種茄科植物為什么與沒有親緣關系的牽牛長得這么像呢？

長相相似源于趨同進化的壓力

矮牽牛之所以與牽牛長得極為相似，主要是因為它們面對的生存環境，特別是傳粉者的環境是類似的，這種現象，就是生物學上所說的趨同進化。

簡單來說，就是完全沒有親緣關系的物種，因為相似的生活環境，最終有了相似的身體結構。這其中最出名的，就是大白鯊和虎鯨，前者是魚，而后者是哺乳動物，但是這并不妨礙它們長得幾乎一模一樣：都擁有流線型的身體、減少阻力的皮膚以及適應于劃水的鰭和肢體。出現這種共同外貌絕非偶然，是共同的海洋水生環境造就了它們相似的身體結構。

至于矮牽牛和牽牛，其實也經歷了類似的變化和選擇，這種選擇，來自于為它們傳播花粉的動物。很多植物都有自己專屬的傳粉幫手，這樣的好處是顯而易見的。首先，這些動物會在同種植物之間穿梭，大大提高傳播花粉的精確性，避免花粉浪費在其他不合適的花朵之上；再者，特化傳粉的效率也會更高，在固定時間內，可以讓更多的花朵受益。這就是傳粉者特化的現象。

要保證有特化的傳粉者，就需要一些特別的適應性組合，比如矮牽牛和牽牛吸引的，主要是蛾類和蝶類等鱗翅目昆蟲以及蜂鳥。它們那根長長的花冠管，就是為這些長嘴巴食客準備的，只有嘴巴夠長的蛾子和蝴蝶，才能從中吸取花蜜，完全斷了蠅類、蜂類這些昆蟲“偷嘴”的念想。

在選擇特化傳粉者時，顏色也是一個重要的標準。對于庭院中的矮牽牛來說，花朵顏色就是它們為生存而戰的旗幟和招牌。這些招牌并非是為了取悅人類，而是為了吸引那些可以幫助矮牽牛傳粉的動物。這些家伙對花的顏色可是很挑剔的，因為它們對顏色的感覺跟我們是不同的。比如，蜜蜂喜歡黃色和藍色，而蝴蝶更傾向于白色和紅色，至于蜂鳥，則只鐘情于火紅的顏色。所以，要吸引到足夠的且合適傳粉的勞動力，就必須選對花瓣的顏色，如果你想用純紅色的花朵來吸引蜜蜂，那就只會落得“門庭冷落，獨自飄零”了。從一定程度上來說，花瓣的顏色也是植物演化歷程中留下的印記。

當然，矮牽牛不僅是人類了解花朵顏色和基因關系的重要材料，也是我們打開植物基因寶庫的一把珍貴的鑰匙。如今，人類已經可以在矮牽牛身上練習“調色”了呢！

花色因何而變？

矮牽牛比較容易再生，通過培養組織和細胞，都能獲得完整的植株；而且它的生活周期短，可使檢驗實驗結果所需的時間縮短；再加上矮牽牛的遺傳背景清晰（只有兩組共14條染色體），且又是一種重要的花卉，所以，矮牽牛成為實驗室的寵兒，也就不奇怪了。

從原理上改變花的顏色并不困難，只要將花青素、類胡蘿卜素、葉綠素調配好，就能得到想要的顏色。但是實際在實驗中操作起來，還是有些困難的。首先，花瓣里得有裝配花色素所需的“原料”，比如紅色的芍藥花素就需要一種叫作查爾酮的“原料”。不過，有原料還不夠，還要構建出新的“色素生產流水線”。要知道，一個表現顏色的花青素單元，是由花青素苷、葡萄糖集團、金屬離子、有機酸基團等“小零件”組成的，也就是整條“流水線”要絲毫不差地進行裝配，才能得到我們想要的花朵顏色。

目前為止，我們有幾種辦法來改變矮牽牛的基因，其中之一就是通過轉基因的方法，把其他植物的色素基因轉錄進矮牽牛的細胞之中。例如，1985年，最早獲得的轉基因矮牽牛，就是把玉米的顏色基因導入白色矮牽牛之中，讓它們開出了淡紫色的花朵。要想改變矮牽牛花朵的顏色，通常是使用農桿菌這種微生物。科研人員很早就注意到，農桿菌帶有一種叫質粒（把新的基因插入植物中去的重要工具）的小型閉合環狀DNA，與通常“鏈子”模樣的DNA不同，環狀DNA可以自行復制，也可以插入DNA長鏈之中。利用這一特性，質粒就變成了基因的“運輸車”和“注射器”。

鼎鼎大名的

茄科實驗植物

實際上，在實驗室中活躍的茄科植物遠不止矮牽牛，它的茄科植物兄弟煙草也是實驗室中鼎鼎大名的實驗植物。

今天，在各大遺傳學實驗室中，都有煙草在活躍，因為煙草有著特殊的能力。首先，煙草特別容易被病毒或者細菌感染，在感染的過程中，這些病毒和細菌攜帶的DNA可以很輕松地插入到煙草的DNA中去。簡單來說，就是煙草的DNA很容易被我們修改。

不過，只是容易修改還不夠，因為這種修改通常是針對少數細胞甚至是單個細胞進行的，所以在修改完成之后，這些細胞還要能長成完整的植物體并開花結果，把修改的基因變成可見的結果（比如抗蟲、抗旱等等）。雖然，幾乎所有的植物都擁有這種被稱為“細胞全能性”的能力，但是不同植物的這種能力有強有弱，而煙草恰恰就是其中的強者，接受改造后的煙草細胞，很容易就能長成完整的煙草植株。

很難想象，在矮牽牛這種常見的庭院花卉背后，還有那么多讓人腦洞大開的故事，而這些故事，又是人類探索生命奧秘的坎坷歷程的不凡見證。相信在這些“冒牌”牽牛花的身上，還有很多未知的秘密，等著大家一起去探索。

煙草染病實驗開啟了病毒研究新紀元

1886年，德國人麥爾把患病煙草葉片榨成汁，注射進了健康煙草，不出意料，健康煙草也患上了花葉病。這個實驗說明，花葉病確實是由病原微生物導致的。為了弄清楚這種病原微生物究竟是什么？之后，科學家又用細菌不能通過的濾網來過濾患病煙草的汁液，結果這樣的汁液依然可以讓健康煙草患病。這時，人們才意識到，搞怪的其實是一種比細菌還小的微生物，這種微生物要依靠活的細胞進行繁殖。于是，這成為了病毒研究的起點，也讓人類在對抗流感、HIV的戰爭中看到了些許曙光。