观视世界的植物:植物能看见周围的世界吗?

“会看东西的植物”的概念在20世纪早期被搁置一旁,但在过去几年里又重新出现

托马斯·福克斯

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现在先别看,但那棵树可能正在看着你。最近的几项研究表明,植物能够看见东西,甚至可能拥有类似眼睛的东西,尽管是非常简单的眼睛。

植物可能拥有“眼睛”的想法,在某种程度上,并非新鲜事。1907年,查尔斯·达尔文的儿子弗朗西斯·达尔文假设树叶拥有由类似晶状体的细胞和光敏细胞组成的器官。20世纪早期的实验似乎证实了这种结构(现在称为眼点)的存在,但“会看东西的植物”的概念被搁置一旁——但在过去几年里又重新出现。

在最近一期的《植物科学趋势》杂志上,德国波恩大学的植物细胞生物学家弗朗蒂谢克·巴卢什卡和意大利佛罗伦萨大学的植物生理学家斯特凡诺·曼库索列出了植物具有视觉意识的新证据。为了证明他们的观点,研究人员首先指出2016年的一项发现,即能够进行光合作用的单细胞生物蓝藻聚胞藻的行为类似于眼点。“这些蓝藻使用整个细胞体作为透镜,将光源的图像聚焦在细胞膜上,就像动物眼睛的视网膜一样,”伦敦大学微生物学家康拉德·穆利诺克斯说,他帮助促成了这一发现。尽管研究人员不确定这种机制的目的是什么,但它的存在表明类似的机制可能已在高等植物中进化出来。“如果类似的东西已经存在于较低的进化水平,那么它很可能被保留下来,”巴卢什卡说。


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最近的工作还表明,某些植物,如卷心菜和芥菜的近亲拟南芥,会产生参与眼点(在一些单细胞生物如绿藻中发现的超基本眼睛)发育和功能的蛋白质。这些蛋白质特别出现在称为质体小球的结构中,质体小球因赋予秋叶红色和橙色色调而闻名。“这一发现表明,植物中的质体小球可能充当眼点,”巴卢什卡说。

其他观察性研究表明,植物具有我们尚未理解的视觉能力。例如,正如2014年在《当代生物学》杂志上报道的那样,攀缘木质藤本植物Boquila trifoliolata可以改变其叶子,以模仿其寄主植物的颜色和形状。

尽管高等植物中类似眼睛结构的证据仍然有限,但它正在增长。“我从未听说过植物视觉,在我自己发现蓝藻充当相机眼睛之前,我会认为这是不可能的,”生物技术专家尼尔斯·舒尔格斯说,他是2016年关于聚胞藻研究的共同作者。下一个挑战是证实20世纪早期的实验,这些实验表明植物细胞本身可以充当透镜——研究人员仍然需要弄清楚植物将其基本视觉用于所有哪些目的。

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