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自然界中的避役藤叶子会越长越像身边的其他植物 （资料图片） |
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未发生拟态的避役藤叶片(A) 与发生拟态的叶片(B)（资料图片） |
□小叶 南美智利的热带雨林中，生活着一种天赋异禀的藤蔓——避役藤。它们攀缘树木或其他植物生长，时间久了，叶片竟会“跟谁就像谁”。 有研究者因此提出，植物可能也具有某种类型的“视觉”。更有研究者基于植物特异性光受体的感光机制，还提出了“根尖单眼”会发挥类似晶状体细胞的功能的说法。 神奇植物，植物界的“模仿大师” 早在19世纪，就有博物学家发现并描述了避役藤叶片的神奇功能。在植物学界，这种能力被称作“拟态”。避役藤因此被称为植物界的“模仿大师”。但科学家始终未能解释清楚避役藤拟态的具体机制。 智利拉塞雷纳大学的植物生态学家Ernesto Gianoli是避役藤研究领域的重要学者。2010年，他便在一次野外调查中意外发现了避役藤叶片能够模仿20多种植物叶片的尺寸、形状和色彩。2014年，他在《当代生物学》（Current Biology）期刊上发表论文，推测避役藤叶片拟态能力有两种可能的机制： 第一种是“挥发性化学物质传播”。即假设“原型叶片”中的某些挥发性化学物质通过空气传播到避役藤叶片上，便会影响后者基因表达，进而产生表型变化；第二种是“植物间基因水平转移”，即通过空气中的传播媒介（微生物）、植物间寄生或者自然嫁接，将“原型叶片”的基因或者表观遗传因子传递给避役藤，影响其性状表现。 到了2021年，Gianoli团队又在《科学报告》上发表文章称，利用基因测序技术，他们发现避役藤拟态叶片和“原型树叶”之间存在相似的微生物组群。这又暗示了微生物可能参与拟态行为。但这一结果仍需进一步实验来验证。 大胆畅想，植物可能“看得见”？ 其实早在1905年，植物学家Gottlieb Haberlandt就已经假定植物叶片内的上表皮细胞可以发挥“简易版眼睛”的功能，类似于昆虫的单眼。 而一位来自美国犹他州、没有任何科研学术背景的植物爱好者Jacob White，此时也提出自己的大胆畅想：有没有可能其他植物也有类似的基本视觉呢？他的理论来源于两篇描述了藻类特殊的感光结构的论文。一篇认为，单细胞莱茵衣藻的趋光行为依赖于其眼点结构内的光受体；第二篇文章则介绍了蓝藻菌集胞藻属细胞发挥了类似球状微型透镜——也就是晶状体——的作用，让细胞“看到”光源，从而向着光源移动。这两篇文章内容都将藻类和“眼睛状”结构联系起来。 Jacob White开始在家中培植避役藤，还得到德国波恩大学的Balu ka教授的远程指导帮助，最后在另一名研究者Felipe Yamashita的协助下，通过形态学分析，说明发生了拟态的叶片与原生叶片确实有不同，提出避役藤会出现拟态叶片可能是激素水平差异的表现。最终，他们在《植物信号和行为》专业期刊上发表了论文，正式提出“植物能看见”的可能。 论文引发意想不到的轰动。国际生物医学领域的重要学术论文评估机构Faculty Opinions将其评级为“卓越”（最高评级），专家认为它“有助于促进植物感光能力研究的蓬勃发展”。 专家质疑，“植物能看见”仍是假说 但同领域也有研究者们对内容本身和发表流程提出了质疑。他们认为，White的实验设计存在非常明显的瑕疵：未排除混杂因素。比如光线干扰因素也可能导致叶片形状发生变化；还有处于不同生长阶段的叶片自然会表现出不同形态，叶片的发育年龄也可能影响其拟态机制的最终定论。 White论文采用的数据分析方法也被指使用不当。比如研究测量同一株植物的不同叶片类型，说明叶片彼此间并不独立，而论文中提到采用T检验和单因素方差分析只适用于数据彼此独立、互不干扰的情况。这种统计方法使用错误，只会使得到的p值毫无意义。 第三个质疑，是关于“确认偏误”，也叫“证真偏差”。简单来说，就是科学家会在验证过程中有选择性地使用有利于在“假说为真”的方向设计实验、搜集证据、诠释结果。White和Yamashita的论文便有这种倾向。 因此，关于“植物能看见”的说法到目前为止仍只是个“假说”。 寻找证据，期待进一步证明“植物视觉” 但该说法又没有被彻底否认。 波恩大学的Balu ka教授仍坚信植物具有某种类型的视觉。他曾带领团队以拟南芥根系为研究对象，发现了基于植物特异性光受体的感光机制，提出“根尖单眼”发挥类似晶状体细胞的功能，并进一步推测根系中还存在信息转换区域，类似大脑结构，通过基于光受体的信号传导通路网络，来解析植物所处环境的明暗信息，引导根系的生长方向。Balu ka在与Yamashita合作的最新论文中，再次强调了“植物视觉”理论，提出植物单眼从藻类单眼演化而来，是植物复杂感官系统的一部分，并且引导植物的认知行为。他们的团队仍计划展开下一步的论证研究。 植物生态学家Gianoli也认为，Jacob White的研究是值得肯定的。他希望能进一步展开野外调查，尝试解释清楚植物拟态能力的机制，并认为这个答案可能将会成为生物学的重要新基础。他认为，“作为科学家，我们需要这样大胆的方法，跳出常规的思维框架。同时我们也应该明确什么才是真正的证据。” （转载自 微信公众号“返朴” fanpu2019）
