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第3章 奇妙植物未解之谜(2)

科学家早已通过实验证明了植物单细胞繁殖的特性。1963年,英国植物学家史基瓦德切下一小块胡萝卜放在培养液中,不久,胡萝卜块中有不少细胞游离出来,他便将这些细胞放到培养基上。很快,令人惊奇的现象出现了:细胞开始繁殖,在试管中长成了整个的胡萝卜。

在这个实验中,史基瓦德第一次证明了构成植物体的每一个细胞都具有重新发育成新个体的能力,而人或者其他动物都不具有这种功能。

可不能小看植物的这个本领,因为具有这一超常的本领,植物才能够适应各种恶劣的环境,顽强地生存下来。

有时,火灾会将漫山遍野的植物烧成一片焦炭,但到了第二年的春天,烧焦的树干上又奇迹般地出现稀稀疏疏的新绿。“野火烧不尽,春风吹又生。”这句古诗就是最好的注解。

另外,包括人类在内的一切动物个体都具有特定的形状和外貌,以便显示物种特征,而同一种类的植物在形状和外貌上却有很大差异。同样是落叶松,生长在不同的地方,就可能完全是两个模样,即使是生长在同一地方的相同种类的两棵树,形体也可能相差很大。

研究植物长寿之谜对于延长人类的生命有着重要价值,几乎每个人都怀有“不会衰老而永远活着”的欲望,但这只是一个无法实现的梦。与19世纪相比,人们的平均寿命已经提高了20-30岁。人虽然不可能长生不老,但在目前的基础上延长生命还是大有潜力的。

从生命的起源来看,植物与动物有相同的祖先,但后来为什么会有如此大的差别呢?植物长寿的原因究竟是什么呢?也许当植物长寿之谜最终解开之时,人类也就真正掌握了延长自身寿命的秘诀了吧!

5、 光合作用之谜

作为地球上最重要的化学反应,光合作用对大多数人来说,好像并没有什么太大的秘密,它的过程无非就是吸收二氧化碳,放出氧气。然而,尽管光合作用的发现距今已有200多年的历史,并且已有多位科学家在光合作用前沿研究上频频摘取诺贝尔奖,但其内在复杂机理仍被重重谜团笼罩。科学家坦言,要真正揭开全部谜底,仍有很长一段路要走。

为什么科学家们要对光合作用进行研究呢?这是因为人类所需要的各种生产生活资料都是由光合作用产生的,如果没有光合作用就不会有人类的生存和发展。所以,光合作用研究是一个重大的生物科学问题,同时又与人类现在面临的粮食、环境、材料、信息问题等密切相关。

现在世界上每年通过光合作用产生2200亿吨生物质,相当于世界上所有能耗的10倍。要植物产生更多的生物质,就需要提高光合作用的效率。通过高新技术转化,我们甚至可以让有些藻类,在光合作用的调节与控制下直接产生氢。根据光合作用原理,还可以研制高效的太阳能转换器。

光合作用与农业的关系同样密切,农作物产量的90-95%来自光合作用。高产水稻与小麦的光合作用效率只有1-1.5%,而甘蔗或者玉米的效率则可达到50%或者更高。

如果人类可以人为地调控光能利用效率,农作物产量就会大幅度提高。

光合作用能否优化空气成分,延缓地球变暖,也很值得探索。

光合作用研究,还可以为仿真模拟生物电子器件、研制生物芯片等,提供理论基础或有效途径,对开辟21世纪新兴产业产生广泛而深远的影响。正是这些,使得光合作用研究在国际上成为一大热点。

早在一百多年以前,科学家就已经知道了光合作用,但真正开始研究光合作用还是在量子力学建立之后,而且人们也越来越为它复杂的机制深深折服。

现在,科学家们已经知道,光合作用的吸能、传能和转化均是在具有一定分子排列及空间构象、镶嵌在光合膜中的捕光及反应中心色素蛋白复合体和有关的电子载体中进行的。

但是让科学家们不可思议的是:从光能吸收到原初电荷分离涉及的时间不到万分之一秒,这么短的时间内却包含着一系列涉及光子、激子、电子、离子等传递和转化的复杂物理和化学过程。

更让人惊奇的是,这种传递与转化不仅神速,而且高效。在光合膜系统中,在最适宜的条件下,传能的效率可高达94-98%,在反应中心,只要光子能传到其中,能量转化的量子效率几乎为100%。这种高效机制是当今科学技术远远不能达到的。

那么,光合系统这个高效传能和转能超快的过程到底是如何进行的?其全部的分子机理及其调控原理究竟是怎样的?为什么这么高效?这仍是多年来一直困扰着众多科学家的谜团。

有科学家说:要彻底揭开这一谜团,在很大程度上依赖于合适的、高度纯化和稳定的捕光及反应中心复合物的获得,以及当代各种十分复杂的超快手段和物理及化学技术的应用与理论分析。事实上,当代所有的物理、化学最先进设备与技术都可以用到光合作用研究中。

光合作用的另外一个谜团是:生化反应起源是自然界最重大的事件之一,光合作用的过程是一系列非常复杂的独立代谢反应,它究竟是如何演化而来的?

美国亚利桑那州立大学的生化学家罗伯特教授说:“我们知道这个反应演化来自细菌,大约在25亿年前,但光合作用发展史非常不好追踪,有多种光合微生物使用相同但又不太一样的反应。虽然有一些线索能把它们联系在一起,但还是不清楚它们之间的关系。”

罗伯特教授等人还试图透过分析5种细菌的基因组来解决部分问题。他们的研究结果显示,光合作用的演化并非是一条从简至繁的直线,而是不同的演化路线的合并,把独立演化的化学反应混合在一起。也许,他们的工作会给人类这样一些提示:人类也可能通过修补改造微生物产生新的生化反应,甚至设计出物质的合成反应。

是否可能会有那么一天,人们可以模拟光合作用从工厂里直接获取食物,而不再一味依靠植物提供呢?

科学家们认为,这在近期内是不可能的,因为人类对光合作用的奥秘并不真正了解,还有很多问题需要进一步弄清楚。

6、 植物能用语言交流吗

英国专家在很早的时候就知道植物有“语言”了。他们的研究结果表明,在正常情况下,植物发出的声音节奏轻微、曲调和谐,但遇到恶劣的天气情况或某种人为的侵害时,它们就会发出低沉、混乱的声音来表现它们的痛苦。

据英国专家介绍,植物的语言被称为“微热量语”。人们通过一种特殊的仪器——植物探测仪,把仪器的线头与植物连接,人戴上耳机,就能够听到植物说话的声音了。

但是,除了能够听到植物说话之外,人们还想知道植物到底说了什么。研究表明,各种植物在生长过程中,能量交换的过程是时刻进行的。这种交换虽然很缓慢、不易觉察,但交换过程中微弱的热量变化和声响还是可以察觉的。如果把这些“动静”用特殊的“录音机”录下来,经过分析,我们就能解开植物语言的密码,明白它们说什么了。如果你能听懂植物的话,那么它会告诉你什么样的温度、水分和养料是它最喜欢的。

苏联的科学家通过电子计算机与植物进行交谈。据苏联《真理报》1983年2月2日的报道,计算机通过与植物特殊的连接后,根据它所“听到”的在屏幕上打出数据,然后另一台计算机来解读这些数据,绘出简单的图表,人们根据这些图表就能明白植物说了什么,人与植物的交流就是这样进行的。

其实,这个过程并不神秘。科学家们用计算机询问植物一些问题,植物通过自身的形状变化、生长速度等向人们传递一些信息。这些信息必须通过仪器解码才行,而且即使是解码之后的信息,也只有专家才能懂。但目前这种状况已经有所改善,意大利的科学家发明了一种能与植物直接交流的对讲仪。只是在目前来看,这种先进的对讲仪也只能与植物进行很初级、很简单的交流,因为它只能辨别出诸如“热”、“冷”、“渴”等单词。

美国学者在研究中证实:植物缺水时也会发“牢骚”。因为植物缺水时,其运送水分的维管束会绷断,而维管束绷断时会发出一种“超声波”,这种声音很低很低,一般情况下是听不到的,因为它比两人说悄悄话的声音还低1万倍。目前,人们发现,渴了能发出这种“超声波”的植物有苹果树、橡胶树、松树、柏树等等。

尽管人类对植物语言的了解到目前为止仍然是非常有限的,但是,不管怎么说,能听到植物“说话”,能知道植物说些什么,仍然算得上是科学的一大进步。如果人类能真正听懂植物的语言,那人类的农业生产将发生一个历史性的飞跃。

7、 奇特的植物行为之谜

我们生活在一个充满神奇和神秘的自然世界里,在这个神奇的世界里,有多许奇特的植物,它们拥有一些令人匪夷所思的奇特行为,这些行为常常会让你大吃一惊。

会“说话”的植物

每当赫伯特·魏泽教授走进森林时,便觉得树木很有趣:“橡树、山毛榉和云杉有幽默感。”这位德雷斯顿的生物物理学家已经零碎地破译了一些树木的语言。根据他的测试,树木是通过声音来互相取得了解的,但因音频很高,所以人耳听不见树木发出的声音。

那么植物是怎样互相对话的呢?它们是通过一种能量来进行互相交流,这种能量是微弱的光,可以检测出来,甚至可以通过“剩余能量放大器”使这种光变得看得见。但不管是通过高频声音还是通过光,大多数专家认为,植物完全能够相互进行交流是可以肯定的,否则就不会出现下述现象。一旦槐树的树叶被羚羊或长颈鹿吃光,槐树便会产生有毒的苦味物质。这时不仅仅是被涉及的槐树会产生这种物质,周围所有的槐树也都像接到命令一样,开始产生毒物。如果在森林里有一棵橡树病死或者被砍伐,它周围的橡树就会进行动员,它们马上产生更多的种子和果实。它们是从哪儿知道需要这样做的呢?美国研究人员已经借助电极在被砍伐的树木周围测出相应的振幅。

但是,还是有一部分人不相信植物能够说话,他们认为,植物虽然有生命却是独立的个体,个体与个体之间根本不可能互通有无。

看来,要让人们相信植物能够说话,还需要更多的证据来证明,植物会“说话”之谜才会彻底破解。

能使人产生幻觉的植物

有一些致幻植物,吃下去以后,能使某些人产生特殊的幻觉和心理变异。

日本有一群尼姑和几个樵夫吃了一种蘑菇,开始是手舞足蹈,之后竟在野外疯狂地跳起舞来,并持续了几个小时。

15世纪初,非洲奴隶过着牛马不如的生活,每当痛苦不堪时,一些人就吃下一种叫作肉豆花的果实,顷刻间,人们变得精神恍惚,眼前出现美丽的幻景,从而忘掉了自己的悲惨身世和不幸的遭遇。还有一种蘑菇,人食用中毒后会出现幻听,觉得空中有人喊他,人会不知不觉地奔跑,然后又突然发呆,形如木偶。还有一种致幻植物,中毒后会使患者看到面目狰狞的怪兽。

医学研究认为,这些植物中可能含有一种生物碱,人食用后,就会产生幻觉。可是为什么会产生幻觉?又为什么各种植物会产生不同的幻觉?这仍是一个谜。

吃荤的植物

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