本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定代表《大众科学》的观点
来自布罗克豪斯和叶夫龙百科词典。图片来源：维基共享资源
当雪崩从山上倾泻而下时，有时会开始一项具有启发意义的（即使是无意的）植物学实验。尽管路径上的树木常常被愤怒的积雪连根拔起，并被随意地堆积在山下，但偶尔，倾倒的树木会牢牢地抓住地面。这些部分倾倒的树木的一些根会断裂并因暴露而死亡。但有些根仍然扎根在土壤中。树木得以存活并继续其生命活动，尽管是以一种非常不像树木的俯卧姿势。几乎立刻，一些有趣的事情发生了。
倾倒的树木会艰难地转弯，并开始再次垂直生长。如果你在多年后的森林中遇到这样一棵树，它看起来就像是一棵幼苗时，它决定加入一场叛逆的树木反文化运动，然后在青年时期突然意识到，它最好认真地长高并结出球果。
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当然，这意味着树木可以感知重力。而且，事实证明，所有植物都可以。你可能从未想过植物可能拥有这种神奇的能力，但它们确实有。如果把盆栽番茄植物侧放，它会像松树一样做出相同的反应。如果倒置（并扎根在不会因重力而落在你鞋子上的盆栽介质中），植物会做出U型转弯。
这是一个名为彩叶草的流行室内植物的延时示例。
更令人惊奇的是，重新定向的根尖——它们永远见不到阳光，并且受到土壤的物理约束——也会突然改变方向，并再次开始向地核生长。
你可能仅仅通过观察陡坡上生长的树木就能推断出植物可以感知重力。它们不是垂直于土壤生长。它们是垂直于天空生长。
科学家们为这种现象起了一个名字：向地性。他们缺乏的是对其工作原理的完整解释。一个一生都待在一个地方的生物如何知道自己被推翻了，一旦确定了这一点，它又如何知道哪个方向是新的“向上”？一旦它知道哪个方向是“向上”，它又是如何进行那个艰难的右转弯的？
你对这个主题的任何想法都必须容纳这个惊人的事实：如果你把一株植物侧向安装在一台像烤肉串一样旋转它的机器上，植物将*不会*向太空硬转弯。相反，它将继续水平生长，就好像它根本没有感知重力的能力一样。
科学家们长期以来一直在研究这个问题，他们相当有信心他们知道第一个问题的答案：植物如何知道哪个方向是“向上”。
本质上，植物感知重力的方式就像雪球一样。它们不使用假雪，而是使用称为重力淀粉粒的颗粒。在针叶树和开花植物中，重力淀粉粒是称为淀粉体的食物储存容器。植物合成并储存淀粉（葡萄糖的聚合物，植物在绿色部分从光、水和二氧化碳中制造葡萄糖）在这些颗粒中。在普通豆的淀粉体内部，淀粉颗粒类似于塞进气球的各种尺寸的棉球。虽然淀粉体通常是白色的，但这个胡萝卜根中的淀粉体似乎是有色素的——也许它们被染色了
在正常情况下，淀粉体除了位于根冠中央柱（柱状细胞）和靠近运输水和糖的维管束的芽中的特殊重力感应细胞底部之外，什么也不做。当植物被撞倒时，淀粉体会从最近的细胞底部滑到以前垂直的壁上，如上图所示。
这就是事情变得模糊的地方。不知何故，这种运动被感知并传递到在根和芽的新下侧分泌生长调节植物激素生长素的细胞。这种激素在这两个位置具有相反的作用，在根的下侧引发生长抑制，在芽的下侧引发生长增强。结果，根向地面偏转；芽向天空偏转。一旦根或芽重新定向，淀粉体就会滑落到它们原来的位置，生长素平衡就会恢复。
关于高等植物感知重力的方式，特别令人着迷的是，其大致机制与我们自身没有太大不同。植物和动物独立地产生了解决共同问题的类似方案。这被称为趋同进化，它在地球上经常发生。
在你内耳的前庭内有两个腔室，称为椭圆囊和球囊。衬里的细胞上布满了感觉毛。而这些毛又嵌入凝胶状粘液中。而多面碳酸钙晶体，称为耳石，则位于粘液的顶部。
耳石，就像淀粉体一样，会移动。当你向前倾斜时，它们会滑动，将粘液和毛发向下拉，你可以在这里看到。毛发的拉力会触发信号传递到你的大脑，大脑会对其进行适当的解释。再次，沉淀颗粒是重力传感器。
但在植物中，传感器和效应器并没有通过一个方便的大脑连接起来。事实上，它们是如何连接的特别令人困惑，因为感应和物理反应通常相隔相当远的距离
距离可以延伸到几毫米。你可以在这里看到问题。
科学家们完全不确定淀粉体产生的信号是如何到达产生生长素的细胞的。最近发表在《美国植物学杂志》上的一篇综述文章，由 Elison Blancaflor 撰写，重点介绍了提供了一些线索的实验，这些线索表明植物如何将下落的淀粉体转化为转向的末端。
早期的理论侧重于肌动蛋白——细胞骨架的一部分，它构建称为微丝的细纤维——因为这些纤维支撑和探测细胞的所有部分，并且经常传递信息。如果淀粉体突然移动，细胞骨架似乎处于注意到的有利位置。
最初，科学家们认为肌动蛋白可能直接感知和传递下落的重力淀粉粒的力。但在仔细检查后，出现了一个问题：在根中，破坏肌动蛋白微丝的化学物质增强了——而不是减弱了——植物的重力感知。而在其他实验中，适当根细胞中缺乏完全发育的细胞骨架也没有抑制重力感知。如果肌动蛋白直接感知淀粉体的运动，这怎么可能呢？
如果肌动蛋白抑制重力感知，它仍然可能参与调节重力感知，而改变肌动蛋白对重力感知有影响这一事实表明了这一点。《植物学杂志》中回顾的实验表明，肌动蛋白微丝可能形成一个筛状网络，调节淀粉体移动的容易程度。如果它们与淀粉体结合或帮助将淀粉体从细胞底部抬起，它们也可能调节重力感知，因为淀粉体压在其基质上的力度似乎与重力反应的强度相关。
然而奇怪的是，对一种称为轮藻的藻类进行的实验表明，至少在这种植物中，重力淀粉粒的实际重量不是细胞用来衡量重力的东西。
在轮藻中，重力感知和生长反应都发生在植物根状结构的同一细胞中。轮藻使用第三种重颗粒来感知重力：充满高密度化学物质硫酸钡的囊泡。一位对轮藻如何感知重力感兴趣的人决定让一些轮藻乘坐呕吐彗星——一种在宇航员学员和史蒂芬·霍金中流行的飞机，它以高振幅波浪飞行，在下降时产生失重体验。
他们发现，当功能上失重时，只要重力淀粉粒仍然与细胞的质膜物理接触，重力感知在轮藻中仍然有效。研究人员认为，是与膜的物理接触，而不是重力淀粉粒的重量产生的压力，触发了重力感知。淀粉体表面可能表达一种蛋白质，该蛋白质与细胞底部的受体结合。淀粉体向下压在膜上的力度越大，与受体接触的蛋白质就越多，重力感知就越强。显然，关于植物如何将淀粉体的重力信号传递到远处产生生长素的细胞，我们还有很多东西要学习。
现在让我们回到我们关于烤肉串上的植物的难题。你现在可能理解为什么植物表现得好像它不知道上下：当植物缓慢旋转时，淀粉体也随之旋转，就像滚筒抛光机中的石头一样。结果是不断变化的生长方向信号，因为它们依次刺激细胞的所有侧面。这些全方位向量的总和为零。对于植物来说，信息很明确：全速前进。