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潮人新知|植物有眼睛?避役藤会“模仿”身边其他植物叶片的形状bob.com

发布时间:2023-05-13 点击量:758

  bob.com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”。

  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。

  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”。

  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bob.com、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bob.com,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bob.com。

  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。

  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。

  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。

  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”。

  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。

  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bob.com。

  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bob.com,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。”(更多新闻资讯,请关注羊城派