让一棵树闭嘴,等于杀了它!

科学未来人 2019-05-1423:54:36 评论 541 views

让一棵树闭嘴,等于杀了它!

人要说话。人多的时候就唧唧喳喳讲个不停,一个人时也要自言自语。按认知心理学家Stevem Pinker的说法,人类是用“心语(inner speech)”思考和交流的动物,也就是用符号化的概念“默默地”建构认知(1)。
婴幼儿同样拥有心语,只不过形式上更简单些,而且喜欢说出来(所以幼儿园里永远都那么吵),但婴幼儿的“语言”与成年人的语言是可以互译、交流的(2)。也正是因为生命之间普遍性的交流,存在于语言之先,所以自乌克兰大草原起源的原始印欧语,才能向东、向西伴随马匹的传播而传播(3,4)。

那么,对婴儿来说,不懂用富有变化的哭笑声跟成年人交流,就很危险;成年人类一旦抛弃交流,生活也将变得好艰难。400万年前,人类祖先阿尔法南方古猿学会了最原始的语言交流;200-250万年前的能人,其左脑布洛卡区和缘上回、角回区域加深,这些区域都跟语言进化相关;终于到3万年前,现在智人学会了真正的说话——最高级的交流(1)。

语言作为一种“复杂适应系统”,大大增强了适应性(4),人类可以用这套通讯系统精确交流与生存、繁殖相关的重要信息。比如,有一头两米高的巨型树懒,狩猎它应该走“大树前面的小道”,而不是“小树后面的大路”;“前面第四棵树,向右转,把公羚羊赶向红色的巨石,我们会在那儿埋伏,然后用矛刺它(5)”;猎物应该怎么分?肉吃不完,那可不可以换一些水果?啊,尼安德特人在山下,我们去偷袭吧!杀他们的男人,抢他们的女人!

请注意,尼安德特人(Homo neanderthalensis)也有F0XP2“语言基因”,但很可能并不会讲话,或者听不懂智人之间的阴谋与战争动员(6)。只因为高级通讯系统的运转,需要一堆配套设施(不然,拥有语言基因的老鼠、蝙蝠、一些鸟类也会说人话了,7)。比如,尼安德特人的小脑占大脑的比例比现代人的小许多,一般这一比例越大,语言和记忆功才越强(8)。

所以,不怎么会交流的尼安德特人,可能就是这样被善于交流、言谈的智人给团灭的(5)。可以说,会不会交流真的可以决定一个物种的生死存亡。显然,进化更早、生物量更大的植物,怎么可能不明白这个道理!
能说会道:植物是怎么保持通话的?

植物不具有神经系统,但是没关系,它自有一套“能说会道”的通讯系统。

交流未必非靠说,只要能把“信”送到,怎么着都成:非洲瓦图齐部落的交流仰仗“鼓语”,西班牙加那利群岛的戈梅拉岛居民、摩洛哥阿特拉斯山居民以及中国苗族等等,均会使用“口哨语(whistled language)”远程交流(9,10)。蜜蜂,它们靠舞蹈和信息素来交流食物的距离和方向。有意思的是,意大利蜂还能懂中国蜜蜂的“舞蹈语言”(11)。可见,只要能交流信息,形式并不重要,载体是声波、视觉图像还是信息素分子也不重要。

对植物而言,铺设通讯系统,最好就近取材、就地取材。没有神经元,但它们可以合成海量的、结构不同、活性不一的化学分子,后者即可以打造为信息的载体。一句话,植物间的交流,母语是“化学语言”,第二外语才是“声波语言”。

先说母语。去植物细胞的膜上看看吧,那里遍布着可以结合化学分子的蛋白受体。它们就是一扇扇城门,化学信使取道于兹,一路或三百里加急、或六百里加急把消息传递到细胞核。当然,小分子化合物如CO2、萜类/半萜类化合物也可以经由气孔,直接进入细胞内部(12)。紧接着,基因组将启动或关闭特定基因,然后将令一出,特定位置的特定细胞的特定代谢发生改变——这就叫“运筹帷幄之中,决胜千里之外”。

典型的植物帝国通讯范例,是这样运作的(以玉米为例):

两棵玉米做邻居,一个生长过盛,自家叶子挤到了另一棵玉米“身上”。这时,后者可把叶面上的机械刺激,转换为根上的化学语言,说给前者对根“听”,邻居玉米“愧而退”,转向别的地方开疆拓土。当把受过机械刺激的玉米液体培养基,再拿来培养另一棵玉米幼苗时,后者的根“迟疑不前”,好像知道此地已被同类扎根(13)。
?

有的植物,它们的信使RNA(对,就是以往被认为太脆弱、寿命短暂的mRNA),甚至能直穿城门,登堂入室,俨然御史钦差,直接向目标基因组发号施令。这种情况多见于寄生植物和宿主植物之间,比如菟丝子、独脚金、肉蓰蓉和拟南芥、番茄(14)。当菟丝子遇到拟南芥时,会单刀直入,用附根刺入拟南芥体内,然后像科幻电影一样展开“深层对话”,“说服”靶细胞的基因主动配合,关闭免疫防御系统,放它们的母体进来。

再说植物的第二外语。跟人类一样,植物确实能听见声音:它们的细胞膜上有机械力受体蛋白,它们多且小,而且是多毛的结构,能感受细微的风吹草动(15)。

比如,探测水源时,植物的根有两个办法:对渐近的水源就靠检测土壤湿度梯度变化;对较远处的水源就靠声波探测(16)。即使把两棵胡椒用塑料袋遮蔽起来,化学语言行不通之后,它们依然能靠微弱的声音进行交流(15)。当然,植物能听见声音最明显的例子,就是抖音上不禁吓的含羞草短视频,一声怪吼就吓得叶片闪电一般合闭!

首先,植物聊天的话题并不多,这是可以理解的。

研究人类“心语”的科学家告诉我们,人类祖先一开始交流的东西同样不多,以至于最古老的词汇还不到100个(17)。长期进化以后,复杂社会和文化出现,它们“带来了”高级的词汇和语法。莎士比亚不出,英语不典雅。只不过,植物没有腿脚,也没有莎士比亚,所以“话风”简练而不花哨。值得一谈的主题,也就是防务了。所以,植物之间(plant to plant)的交流基本以“合作-御敌”为主,兼顾其他。

这里,每一棵树都是一座烽火台,当遭遇虫害袭击时,狼烟四起,并向更远处依次传递。这种“化学狼烟”(挥发性有机物,BVOCs),可以是柳树叶片里合成的乙烯,后者经风媒传播,可让周围70米内的柳树收到预警(12),也可以是山艾合成的茉莉酮酸甲酯,后者也能经风传播,通知邻居山艾防御(15)。

当非洲金合欢树被啃噬,它们叶片中单宁酸含量就会直线上升,周围45米范围内的金合欢树也能接到信号,并在5-10分钟内厉兵秣马,合成大量单宁酸以备敌(18)。不过,整体而言化学语言站远了就听不见(一般不超过1m),因为BVOCs类物质会与空气中的臭氧、羟基、硝酸根基团发生反应而失效(12)。

其次,不同种的植物亦可结盟,也就是柳树制造的“化学狼烟”,能跨物种“广而告之”,被杨树、糖枫接收到(18)。同理,利马豆遭昆虫袭击后,也能把危险信号传递出去,长在它周围的野生青豆和黄瓜,会生长得更快、防御力更强(19)。

上文提及的山艾受伤后,也能告知周围的番茄和烟草,前者随后合成昆虫消化道酶抑制剂,后者则合成防御性多酚氧化酶。生长季过去,那些接到友军预警的植物受蚱蜢和地老虎的损害最少,这都拜“哨兵”山艾所赐(15)。

值得一提的是,植物可以靠交流是辨别异己。凤仙花属植物可与同类友好地并存于“一盆之内”,但一旦发现对方是“陌生人”(根、叶探测器一接触即知),便会加速生长,根和茎的加速伸长,而叶片数量猛增(12)。

最后,植物还有跨界交流的本领。只因为,植食性昆虫不傻的,它们能根据BVOCs的比例,破译植物的语言,并在万紫千红的“背景噪声”中定位到目标。

对此,植物一方面启动免疫,改换BVOCs成分比例,比如欧洲白桦,当遭遇尺蠖蛾幼虫,它们能在2-3分钟迅速反应,大量合成释放醛类化合物“驱虫”(12);另一方面,一旦前招不奏效,将再次更换“电台频道”、请外援,比如玉米,当落败于甜菜黏虫,它们可迅速合成并释放吸引寄生黄蜂的化学物质,让后者飞来在甜菜黏虫体内产卵,这就叫“借刀杀虫”。可惜的是,商业化种植的杂交玉米正在失去这一本领,一些品种已经无法用化学语言招引寄生黄蜂,来为它们杀死蔗螟蛾(15)。

人类能从中学到什么?

对植物间交流的研究,曾在上世纪80年代刚起步就进入了死胡同。1983年,两篇论文告诉世人,植物可以互相交流的,柳树、杨树和糖枫可共享昆虫来犯的信息。当时科学家感兴趣的是,没有神经中枢的柳树和杨树,到底是如何传输、接收以及解码信号的,以及除了化学信号,它们还能交流什么等等(12)。

但很快,这类研究被边缘化。一方面是因为媒体和记者在报道时,把植物拟人化,做的纪录片中,植物俨然是“能说会道的神奇小精灵”,这让一些科学家感到反感;另一方面,大部分科学家认为,植物没有神经元系统,它们的“社会性”并不突出(14);那些痴迷记录植物生物电信号,声称植物语言有的很冷峻,有的很幽默的人,实在是乱来。

现在看,痴迷把植物拟人化不合适。但,全盘否定植物的“社会性”也是一种“人类中心主义”作祟。一方面,行为固然必须有生理基础,生物特征划定了文化的范围,所以“你不可能教会一条狗打扑克”(4),但另一方面,生物进化在同一需求面前有趋同性,所以西藏人和因纽特人虽然在进化上走了不同的道路,但最后都适应了高寒和少膳食纤维摄入的居住与饮食环境。

其中,因纽特人长期使用高脂的海豹肉而不得动脉硬化,这是因为他们体内跟不饱和脂肪酸浓度有关的FADSs基因发生了变异(20,21)。最近,我国科学家发现哈萨克族人长期食用牛羊马驼和耗牛肉,心脑血管病风险反而比汉族人低,则是因为他们体内发生了一个跟胆固醇吸收相关的基因变异:脚手架蛋白LIMIA1突变后,吃下去的胆固醇都随粪便排出了体外(22)。瞧,一道难题,有多种解答方法。

同理,植物与动物、人类一样,都有“合作求生”的需求,因此进化出两套迥然不同的通讯系统,一点也不奇怪。人类不能以没有神经元为理由,就否定植物智能和社会性的一面。不然,就等于从逻辑上否认了强人工智能的任何可能性,毕竟硅基的计算机也没有神经元。

所以,还是学会用植物的眼光重新打量世界吧!

那样一来,你会看见或听见一个崭新的世界。人类对世界的感知是建立在生理器官和物理规律上的,想象力能突破它们的限制。想想透过蜂鸟之眼看花的例子吧:跟人类不同,蜂鸟的眼睛能看见紫外光,所以能看见花瓣上,专为指引它们降落的紫外色素发出的光(22)。我曾为这种人眼看不见的现象写了一首小诗,可以用来做本文的结束:

每一片花瓣都是一块机场/幽幽点点放射紫外光/以供蜂鸟自夜空稳稳垂降/密集堆放的花蜜好似航空燃油,补给蜂鸟下一次远飞的能量/作为交换,蜂鸟航班把花粉带到他乡。

让一棵树闭嘴,等于杀了它!
让一棵树闭嘴,等于杀了它!
让一棵树闭嘴,等于杀了它!
让一棵树闭嘴,等于杀了它!
让一棵树闭嘴,等于杀了它!
让一棵树闭嘴,等于杀了它!

参考文献

2. Ben Alderson-Day et al., The brain’s conversation with itself: Neural substrates of dialogic inner speech, Social
Cognitive and Affective Neuroscience, 2016;

6. Mozzi A et al., The evolutionary history of genes involved in spoken and written language: beyond FOXP2, Sci Rep, 2016;

7. Jia L et al., MiR-34a Regulates Axonal Growth of Dorsal Root Ganglia Neurons by Targeting FOXP2 and VAT1 in Postnatal and Adult Mouse, Mol Neurobiol., 2018;

8. Kochiyama T et al., Reconstructing the Neanderthal brain using computational anatomy, Sci Rep.2018;

12. Maja Simpraga et al., Language of plants: Where is the word? Journal of Integrative Plant Biology, 2016;

14. Monica Gagliano et al., Learning by association in Plants, Sci. Rep. 2016;

15. Monica Gagliano et al., Love your neighbour: facilitation throught an alternative signalling modality in plants, BMC Ecology, 2013;

16. Monica Gagliano et al., Tuned in: plant roots use sound to locate water, Oecologica, 2017;

17. Binder JR. Toward a brain-based componential semantic representation, Cogn Neuropsychol.,2016;

18. Martin Hell, Nightshade wound secretion: the world’s simplest extrafloral nectar? Trends in Plant Science, 2016;

19. Cory.E.Jacob et al., Neighbour presence, not identity, influences root and shoot allocation in pea, Plos One,2017;

20. Tada et al., A de novo mutation of the LDL receptor gene as the cause of familial hypercholesterolemiaidentified using whole exome sequencing, Clin Chim Acta.,2016;

21. How the Inuit adapted to Ice Age living and a high-fat diet,2015;

22. Ying-Yu Zhang et al., A LIMA1 variant promotes low plasma LDL cholesterol and decreases intestinal cholesterol absorbtion, Science,2018

科学未来人

发表评论

:?: :razz: :sad: :evil: :!: :smile: :oops: :grin: :eek: :shock: :???: :cool: :lol: :mad: :twisted: :roll: :wink: :idea: :arrow: :neutral: :cry: :mrgreen: