植物的方向感哪來的？植物是如何感知外力？科學家用實驗來告訴你

我們繼續來講《植物知道生命的答案》這本書，上次我們說了植物的視覺、嗅覺、觸覺。下面，我們來說說植物的定位系統是怎麼運作的？

作者先是引述了托馬斯·安德魯·奈特做過的一次實驗：把蠶豆幼苗沿著不同的方向，緊緊綁定在木板上，這些蠶豆幼苗的根尖，朝著任何方向。然後呢，就施加外力，讓這些木板用較快的速度旋轉。實驗結束以後，奈特發現，在離心力的作用下，植物的根，是向著離心力的方向生長，植物的莖，向著相反的方向生長。這說明植物能對離心力做出反應。還有一個實驗，是把植物幼苗上下倒著放，結果呢，植物幼苗的根就重新定向，向下生長。可見，植物對重力也能做出反應。

那麼，這兩個實驗結合起來，說明了什麼呢？它們一起證明了植物能夠感知外力，並且能對外力做出反應。這是因為，在植物的根尖和內皮層中，分布著一種植物細胞團，在這種細胞團內部，含有一種緻密球狀結構，它們起著重力感受器的作用。所以，這種緻密球狀結構被植物學家稱為「平衡石」，它和人類耳朵里的耳石起的作用一樣，都是為了感知重力，然後才能進行定位。為了驗證平衡石的重要性，科學家們通過磁場，改變植物細胞內平衡石的位置，結果這些植物全部偏向一側生長。植物的這種習性，被稱作「向地性」。植物的這種向地性，一直被人們當作是地球重力的影響。

在以前的認知里，人們習慣把植物看成是靜止的生命，是受外力擺弄卻被動生長的。在延時攝影技術還沒得到應用時，達爾文就已經通過長時間的觀察、測量，發現植物在做一種重複性的「螺旋狀搖擺運動」。螺旋狀搖擺運動，是指植物的一種轉圈搖擺的姿勢，就像陀螺轉圈一樣，達爾文把這種運動稱為「迴旋轉頭運動」。他在實驗里，觀察了蠶豆苗、野甘藍、草莓和鬱金香等植物，發現它們在生長過程中，都跳著這種轉圈搖擺舞。植物的這種運動軌跡，說明植物在生長的同時，也做著一種有規律的運動，說明植物不是被動生長，它們知道自己在空間中的位置，不然，它們的運動軌跡就不會具有規律性。

對於植物的這種運動方式，科學家提出兩種對立的假說來分析原因：達爾文認為，這種運動，是所有植物的本能，他又進一步推測，植物是具有運動能力的；但是，另外兩位植物學家伊斯雷爾森和約翰森，他們猜測地球重力才是植物進行運動的原因，植物本身是沒有運動能力和運動意識的。

這兩種對立的假說，說的問題無非就是植物的迴旋轉頭運動與重力有沒有關係。雖然這兩種假說提出的時間比較早，可是，直到最近幾年，國際空間站的功能健全以後，才有條件進行相關實驗。實驗證實了達爾文的猜想是正確的，因為，在空間站幾乎失重的條件下，植物仍然呈現出螺旋狀運動。這就說明，重力只是植物迴旋轉頭運動的促進條件，而不是必需條件。植物做螺旋狀運動，確實與植物的內部構造有著重要關係。有了感受器提供信息，不管有沒有重力，植物都在做著螺旋狀運動。只不過，在重力條件下，這種螺旋狀運動的幅度會更大些。那麼，這個實驗的結論，又說明了什麼問題？說明植物對重力做出反應的方式和人類相似，都依賴於感受器提供信息，這樣才能確定方位、保持平衡。也就是說，植物的定位系統，是依靠細胞內部感受器來運作的。

作者沿著這幾個實驗的結果，又進行了一番推理，他認為，植物從來就不是被動地活下去，它們能感知重力、離心力，還能主動地進行生長階段的調整，而且，植物細胞內部的平衡石還具有感受重力的作用。所以，植物對於自己的空間位置是具有意識的，它們能夠分辨出上和下，說明植物是有方向感的。比如蠶豆苗就是個例子，就算是把它倒過來放置，它的莖也會朝著地面生長。

題外話：讀書可以擴充我們知識邊界，獲得更多看問題的視角，但盲從是要不得的...

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