“觸觸”可憐

王心怡 袁濤

老一輩人有傳言，小孩被摸頭容易長不高，其實(shí)這種說法是沒有科學(xué)根據(jù)的。但是，“被摸頭長不高”的“魔法”在植物界卻很靈驗(yàn)。植物學(xué)家發(fā)現(xiàn)，被觸碰過的植物更容易出現(xiàn)生長停滯、植株矮小的情況。那么，觸碰究竟給植物帶來了什么？長不高的植物后來怎么樣了？

抑制植物生長的觸碰

在古希臘時(shí)期，人們就意識(shí)到，觸摸、彎曲和搖晃等刺激會(huì)改變植物的生長發(fā)育狀態(tài)。更加擅長哲學(xué)的古希臘人，當(dāng)時(shí)還不能準(zhǔn)確地解釋這一生物科學(xué)的規(guī)律。

1960年，美國植物學(xué)家弗蘭克·薩利斯伯里著手研究影響蒼耳（菊科蒼耳屬植物）開花的關(guān)鍵因素。為了了解蒼耳的生長特性，他每天都對(duì)蒼耳的葉片進(jìn)行測(cè)量。然而，這項(xiàng)看似簡(jiǎn)單的工作卻讓薩利斯伯里有了意外發(fā)現(xiàn)——被測(cè)量的葉片不僅生長量不明顯，還逐漸枯黃、凋零，而相鄰的植物反倒長得不錯(cuò)。

美國植物生理學(xué)家馬克·賈菲也注意到了這一現(xiàn)象，在得知薩利斯伯里的發(fā)現(xiàn)后，賈菲開始思考：觸碰導(dǎo)致的植物生長停滯是蒼耳獨(dú)有的嗎？于是，他開始對(duì)不同的植物展開實(shí)驗(yàn)，最終發(fā)現(xiàn)所有類型的植物（灌木、喬木和草本植物）都有類似的情況。而且，抗拒觸碰的不僅僅是植物的葉子——觸碰嬌嫩的花苞，花苞可能會(huì)萎蔫、不開花；觸碰剛長出來的果實(shí)，果實(shí)也許無法成熟；觸碰茂密的灌叢，它筆直的莖稈可能不再生長。20世紀(jì)70年代初，馬克·賈菲總結(jié)了和“觸碰植物產(chǎn)生的變化”有關(guān)的經(jīng)驗(yàn)，并提出了“接觸形態(tài)建成”（Thigmomorphogenesis）的概念。

關(guān)于這個(gè)復(fù)雜的概念，我們可以這樣理解：植物身上有許許多多的部位，例如美麗的花朵、翠綠的葉子和飽滿的果實(shí)。依照不同部位的外形和功能需求，聰明的細(xì)胞會(huì)“分化”成不一樣的形態(tài)，再聚集起來變成各部位的模樣，這一過程就叫“形態(tài)建成”。得益于細(xì)心觀察，科學(xué)家已經(jīng)證明了觸碰會(huì)改變植物細(xì)胞的生長和分化，所以用“接觸形態(tài)建成”來描述觸碰等刺激影響植物生長發(fā)育的現(xiàn)象。

可以說，植物的“觸覺”十分敏感，頻繁的碰觸會(huì)對(duì)植株生長產(chǎn)生顯著的負(fù)面影響，最終成為我們眼中“長不高”的植物。

被碰觸的植物

為什么長不高？

美國生物化學(xué)家珍妮特·布拉姆借助擬南芥幫我們揭曉了答案。

說起來這是一個(gè)意外發(fā)現(xiàn)，布拉姆本來是對(duì)噴灑過赤霉素（一種植物激素）溶液的擬南芥進(jìn)行基因檢測(cè)，想探索赤霉素處理對(duì)基因激活的影響。在實(shí)驗(yàn)中，她驚訝地發(fā)現(xiàn)，無論對(duì)擬南芥噴灑何種溶液（即便是水），或者是輕輕觸碰葉片，都會(huì)有同一種基因被激活，且刺激強(qiáng)度越大，表達(dá)量就越大。原來，這不是溶液種類的問題，而是噴灑溶液是一種“觸碰”動(dòng)作。于是，布拉姆參考“觸碰”的英文單詞“touch”，將這種基因命名為“TCH基因”。

不同的基因就像不同的模具，可以調(diào)控植物體內(nèi)對(duì)應(yīng)蛋白質(zhì)的合成。而由TCH基因控制合成的是一種鈣調(diào)蛋白，這種蛋白質(zhì)能與鈣離子結(jié)合，調(diào)節(jié)細(xì)胞的生理過程。

由于機(jī)械刺激的作用，擬南芥細(xì)胞內(nèi)的鈣離子會(huì)在短時(shí)間內(nèi)（幾十秒）從一個(gè)較低的濃度增加到一個(gè)較高的濃度。鈣離子濃度變化會(huì)誘導(dǎo)TCH基因的表達(dá)，從而影響鈣調(diào)蛋白的合成。

讓我們來設(shè)想一下整個(gè)過程：一株植物被觸碰時(shí)，它的TCH基因就會(huì)被激活。TCH基因開始工作后，鈣調(diào)蛋白就會(huì)接二連三地被制造出來。緊接著，鈣調(diào)蛋白會(huì)快速地找到鈣離子，二者攜手調(diào)控?cái)M南芥生長基因的表達(dá)——縱向生長受到了抑制，但橫向生長得到了促進(jìn)。

植物“長不高”

——危機(jī)之下的大智慧

實(shí)際上，“不長高”并不是植物膽小、脆弱的表現(xiàn)，反而是它們危機(jī)之下的大智慧！在植物看來，當(dāng)受到強(qiáng)風(fēng)、降雨、震動(dòng)和摩擦?xí)r，低矮而粗壯的外形能夠更好地保護(hù)自己，從而讓生命延續(xù)下去。

看中了植物的這一特點(diǎn)，人類也開始發(fā)揮聰明才智：農(nóng)民會(huì)刻意在田間放養(yǎng)家禽，讓其踩踏作物的幼苗，這樣能讓作物的根系更為強(qiáng)壯、縮短植株高度并防止植株過于纖細(xì)，最終提高作物產(chǎn)量。

人工矮化也適用于蔬菜，株型緊湊且強(qiáng)壯的蔬菜，種植生產(chǎn)和運(yùn)輸都更加方便。對(duì)于觀賞花卉來說，有人更喜歡玲瓏可愛的小型盆栽植物。此時(shí)，人工矮化就十分必要了。

可見，植物長不高有時(shí)也不是壞事。不過，在生活中遇到優(yōu)美的植物時(shí)，還請(qǐng)大家用眼睛靜靜欣賞，距離產(chǎn)生美，留給它們一份肆意生長的自由！

（責(zé)任編輯 / 高琳? 美術(shù)編輯 / 周游）