[视野] 聆听花朵绽放的声音

一个令达尔文恼怒的秘密

  约3.6亿年之前,当时的世界由土褐色植物统治,它们是通过孢子繁殖的类似蕨类的植物。

  约1.4亿年前,开花植物突然横空出世,并最终脱颖而出。出现这样的巨变,原因不明,达尔文也迷惑不解,称它为“一个令人讨厌的谜”。

  在每一朵花的身体内部,都有一个永不停歇的生物钟,告诉这些花朵何时应该舒展叶子,何时又该绽放花朵。

  每一朵花开的时间背后,都是复杂的生物学细胞进化原理,光线、温度、大气条件,都不可更改地写在了它们的基因里面。在千万年漫长的进化历程中,它们对大自然产生了一种内在的适应能力。没有一定的花开花闭时间,它们就会被残酷地淘汰。

  最早发现植物这一特性的人是跟随亚历山大大帝南征北战的军官安德鲁斯森斯。他发现,热带的罗望子树能随着日夜的更迭改变状态——每天清晨,它随着晨曦向上一点点地舒展开叶子,一副朝气蓬勃的样子;夜幕降临,它的叶子又会跟着黯淡的天色默默下垂,一如情绪低落的孩子。

  公元一世纪时,古罗马百科全书式作家老普林尼也注意到了植物的这一特性,并记录在他的《自然史》中。

林奈的花卉时钟

  最早将关注的目光聚焦在不同花卉开放和闭合时间上的人,是18世纪瑞典植物学家林奈。

  经过长达数年的观察和统计,林奈记录下了特定花卉每天开放和闭合花朵的时间,并发现它们总会在固定的时间开放和闭合,风雨无阻。为此,他大致推测出了特定花卉花开、花闭的时间,并由此设计出了一个可以用来计时的花卉时钟。

  林奈的“花卉时钟”的独特性在于:他采用了最自然的办法来计时。“花开花合皆有时”,野蔷薇喜欢在凌晨四五点开放,马铃薯则在中午一两点闭花,双色紫罗兰则在早上八点开花、傍晚五六点闭花……

  据说,利用花钟,林奈可以准确掌握时间,误差不出半小时。

含羞草有一个小闹钟

  1729年,植物学者迪梅伦进行了人类历史上第一次植物生物钟实验。

  他发现,含羞草的叶子在一天内随时间的变化而改变形态,白天自然伸展,夜里闭合垂下。他怀疑这是因为阳光的影响,于是,他把含羞草放到了光线较暗的衣柜里进行观察。结果大大出乎了预料——含羞草仿佛能够遥感到外面的时光流转,叶子坚定不移地随着昼夜交替进行着伸展和收缩。

  由于不能排除其他潜在因素作用,诸如温度、气象等等因素干扰,尽管心存疑惑,他还是谨慎地不把这一实验的结果归结于植物内在的时间感知能力。

  这一实验结果,却引起了植物学家杜哈梅·蒙素和辛·蒙素的关注。1759年,他们在排除温度和光线干扰的情况下,进行了专业实验。怀疑迪梅伦的实验中有光线泄漏问题,他们将实验地点选在了一个酒窖内室,那里没有一丝光线,连空气也不怎么流动。

  他们连续观察了很多天,含羞草的叶子还是固执地追随着日升日落的自然规律伸展和闭合。杜哈梅对实验结果还是心存怀疑,又把含羞草锁在一个小皮箱里,用厚实的毯子盖起来后,放在了地窖最深处的衣柜里。结果还是一样!含羞草丝毫没有受到影响。

  排除了光线影响的嫌疑,他又开始探究温度对含羞草这种习性的影响。这一次,实验地点选在了温室里面。

  依照常识,夜晚的温度比较低,会不会含羞草的叶子是因为遇冷而闭合起来了呢?不管是恒温条件下,还是温度持续升降,含羞草还是丝毫不受影响。最后,杜哈梅·蒙素不得不相信,日开夜合的变化,是含羞草自身的内在力量使然,小小的含羞草身体里面,有一个走时精确的小闹钟。

Apetalal:花儿绽放的主宰基因

  依靠蜜蜂、小鸟、蝴蝶传粉的花朵,会把开放时间选在白天;而依靠飞蛾和蝙蝠传粉的花朵,则会在夜间开放。风媒传粉的草类植物,在湿度太大时,会延迟开花的时间;另一些植物则刚好相反,它们只会在较为干燥的时段开放。

  这是植物与生俱来的生命蓝图。但不管依据的是何种理由,它们的生理节律也和人类一样,周期为24小时。

  那又是什么让这些花一点点孕育花蕾,在某年某月某天每个特定时刻魔术般绽放枝头,迎风招展,令人惊喜不已呢?

  现代生物学研究表明,这一过程的幕后推手,是一种名为Apetalal的主宰基因。

  Apetalal能够产生蛋白质,从而激发1000多种与开花过程相关的基因活性。它能够调节和组织各种基因的活动,从而使植物进入繁殖阶段,整个开花过程变得精确、细致、有条不紊。一旦Apetalal进入活跃状态,它便会命令生长基因向植物组织发出停止生长叶子的命令,全心投入到开花的预备中来。

  Apetalal较为活跃的植物,开的花便会又多又艳;反之,原本应该长出花蕾的地方会长出新叶,开的花也会又小又少。

进化战争史上最大的成功者

  开花植物之所以能茁壮成长,原因就在于它们比孢子植物更善于有性繁殖。而开花植物拥有的致命武器之一是:一种称为种子的漂亮的小维管束。

  大约2.5亿年前,地球进入到更为寒冷、干燥的气候,同早期那些在潮湿、温暖的沼泽地繁殖、结构更简单的孢子亲缘植物相比,开花植物无疑具有明显优势。根据化石记录,开花植物在出现后不久就蓬勃发展,种类迅速增加,大地仿佛一夜间繁花似锦。

  根据2002年的一次最新盘点,现在地球上共有超过42万种开花植物,超过所有其他植物种类之和,比原先估计的多出十几万种。这还只是科学上已知的种类,推测存在但尚未发现的不在其内。

  短短一亿多年间进化得如此千姿百态,开花植物堪称地球生命史或者说数十亿年进化战争史中最大的成功者之一。

花儿的密语

  在世界各地,所有的开花植物都会因为各种各样的理由而选择自己开放的时机——有些花选择在新叶尚未长出的树枝上尽情开放,这样,它们的花粉或是随风扩散,或是可以轻易地吸引到传粉的昆虫;在瑟瑟秋风中即时开放,是为了避开霜冻带来的损害;在足够干旱或者湿润的时候开花,则是为了错开植物开花的高峰期,达到吸引传粉昆虫的目的。

  有些植物为了适应环境生存下去,在开花这一重要环节上,也是频出奇招:巴西的拟爱神木耐心地等待着潮湿温润的季风,一旦季风过境,它们便开得轰轰烈烈,生怕没有明天似的;北美粉色女屐兰在春天皇后大黄蜂最活跃的时候盛开;更为奇妙的是各种竹子,它们几十年甚至上百年没有哪怕一丁点儿的花讯,可一旦开起来,便是漫山遍野,随后,又大量死去,让可怜的大熊猫们吃了上顿就没下顿,饥肠辘辘。

  不管是何种理由何种方式,在花儿绽放的一刻,只要你仔细倾听,就能听到它们的密语——繁衍后代,生生不已。