蝌学荐书 | 现实中的植物不仅真能大战“僵尸”,甚至还统治过地球
蝌学荐书 | 现实中的植物不仅真能大战“僵尸”,甚至还统治过地球
提到植物,很多人对它们的印象大多是蓝色星球上的“制氧先锋”,人类餐桌上的“摆盘工具人”,缓解眼部疲劳的好帮手等等,总之植物完全就是一副“人畜无害”的样子。
但在19世纪末,关于植物的志怪传说非常盛行。可怕的、挥舞着触手的树木会袭击过往的路人,疯狂的教授培养出的茅膏菜和猪笼草,转头一口吃掉了培育它的创造者。
而且如果你玩过《植物大战僵尸》这款游戏,就会发现里面的植物个个身怀绝技,不仅有会爆炸的土豆,还有能喷射“子弹”的豌豆,以及能策反敌人的蘑菇...而这些拥有特殊能力的植物,其实绝大部分都能在现实中找到原型。
所以不难看出,植物并不像我们表面看到的那样“安分守己”。
实际上,自植物出现以来,它们一直处于变化之中,甚至在以植物为食的生物出现之前,植物帝国的足迹几乎已经爬满了地球,堪称地球当时的“统治者”。
而随着史前动物登上舞台并开始以植物为食,植物与动物之间的相爱相杀也正式拉开了帷幕。为了弥补自身无法移动的弱点,植物进化出了各种防卫机制,偏保守的有防御策略如尖刺、生物碱、伪装等;更加激进的进攻策略则反客为主,以动物为食。
在《疯狂的植物》这本书中,作者汪诘与何慧中聚焦植物与动物、植物与人类之间的“爱恨情仇”,从共生和竞争的角度,来讲述我们那些熟悉的各种植物。
植物才是真正的“基因战士”
道家有言:一生二,二生三,三生万物。
这话放在植物身上其实再合适不过了,因为它们的种类实在太多了!更离谱的是,很多种类下还有更多的分支,例如大戟科下就有300多属,超过8000种植物。而发展出如此恐怖的家族数量离不开植物对环境的适应,或者更进一步来说,离不开基因的突变。
在自然状态下,植物基因发生突变的概率大约是十亿分之一,这种突变会在孕育每一颗种子的时候发生,而一旦突变出现,单个生命个体也会因为随机变异而产生微小的不同。
虽然绝大多数的突变都不好不坏,甚至毫无意义。但是,一旦某个突变给生命带来了额外的生存优势,那这个突变基因就会迅速扩散开来,这就是我们熟悉的适者生存。
《疯狂的植物》中提到一个我们很熟悉的例子——“活化石”银杏树,在地球上已经“苟”了两亿多年。很多人对“活化石”这个概念有个最大的误解,认为它们活了这么久,却几乎没什么改变。
这个认知是错误的,我国科学家通过对银杏树的全基因测序发现,银杏树基因组在过去曾发生过多次缺失和扩增,所以两亿年前的银杏树和现在的银杏树其实已经大不相同。
除了能吃到基因突变的红利之外,植物在基因上还有不少优势,例如长寿、可再生等等。大家一定都听说过百年古树甚至千年古树,但是动物和人类的寿命一般只有几十年,长也不过一百多年。
这种衰老和损伤主要与端粒损耗、DNA损伤、DNA突变积累、表观遗传改变等因素有关。试想一下,如果基因突变发生在人类或动物身上,可不会像科幻片那样获得某种超能力,而是得“癌症”起步了。
相比之下,植物的基因似乎更能承受外部环境带来的冲击,或许这也是它们能够长盛不衰的原因所在。
驯化,真的是植物的枷锁吗?
对植物和动物的驯化称得上是过去13000年以来人类历史上最重要的发展,因为驯化后的动植物为我们提供了稳定、优质的食物来源,是人类文明兴起的先决条件。
汪诘在书中也重点介绍了植物的驯化之路,现在我们常吃的水稻、红薯、马铃薯、包菜、柑橘、南瓜、西瓜等等各种植物,都是人类早期驯化的成果。
从现在看来,经过驯化后的植物与野生植物之间已经有了较大的差异,这是一代代人类采集、选择培育所导致的,那么这种差异是好还是坏呢?
以水稻为例,大约一万多年前,水稻还只是一种普通的草,它们的种子长在茎秆的顶部,当种子成熟时,颜色会变成低调的黑褐色,种子也会自发脱落,使种子落在地上,与土壤的颜色融为一体,避免动物以它们为食。
然而,偶然发生的单基因突变会阻止种子脱落,对水稻来说,这是变异显然是不好的,因为种子无法掉落就不能繁殖。
但是当早期人类发现这样一株种子不会脱落的水稻后,可能会随手将其带回营地(因为便于采集),期间种子洒在营地周围,如此一来,非掉落的突变基因就无意中被选择了。
之后,在人类的简单干预下,水稻发展了缓慢的改变,原本自动脱落的种子也不再主动脱落,产量也在逐年增加。而随着人类科技的进步,对水稻的干预逐渐变多,因此如今的水稻增加了许多优良性状如抗倒伏、抗虫害、加产量,这正是一代代科学家探索的结果,对此,我们也要感谢袁隆平、丁颖、李必湖等众多科学家都在水稻育种上做出的重大贡献。
现在,当我们提起水稻,它的身份不再是一株普通的草,而是一跃成为了全球大多数国家和地区的主粮。
植物的生存竞争,太内卷了
与大多数可以自由移动的动物不同,植物的生存空间非常有限,因此几乎在每个群落中,植物都会争夺各种资源,包括光照、水分、养分以及冠层生长空间。
光照条件几乎可以硬控所有植物一整天,因为它们需要光来进行光合作用。而植物们为了争夺光照会快速生长,并且经常用叶子也遮蔽其他植物,以占据生存优势。
不过其他植物也不会坐以待毙,它们也有应对方法,最“解气”的方法就是铆足了劲,只发展主干,其他侧枝都不要了,直到突破周围植物的封锁;
还有一种方法是增强自身的耐荫性,提升在阴凉处的生存能力,搞不好还能熬走抢阳光的。
除此之外,植物们竞争的另一个重要资源就是水。
特别是在沙漠这种干旱缺水的地区,如何锁水、取水、用水都有讲究。在《疯狂的植物》一书中,作者以仙人掌科植物为例,详细讲述了仙人掌如何一步步完成对自身以及外界水的掌控。
从仙人掌科的演化历史来看,最初的仙人掌植物也是为了适应干旱的环境,它们首先进化出了“棱”的结构,不至于让身体水平衡失调,然后它们还做了一件更重要的事,减少水分的流失。
因为干旱的环境也就意味着非常热,叶片的蒸腾作用也更强,所以仅仅是有水还不够,还得会保水,为此仙人掌植物进化出一种非常巧妙的固碳方式,名为景天酸代谢。它能让植物在打开气孔时躲开强烈的阳光,从而避免水分的流失。
但还不够,作为沙漠干旱环境的拓荒者,仙人掌还不满足于节水,它还要收集水,它们的根系不深,但是很广,当雨季到来时,它们丰富的网状根系就会和大地抢水,比比看谁吸得快。
通过一系列的操作,仙人掌才得以在沙漠中站稳脚跟。
更多关于“疯狂的植物”故事,大家感兴趣可以翻翻这本书,无论是对植物科普感兴趣还是植物爱好者,这都是一本打开眼界的优秀读物。
本期荐书
《疯狂的植物》
作者:汪诘、何慧中
出版社:湖南科学技术出版社