觀視世界的植物:植物能看見周圍的世界嗎?

“會看東西的植物”的概念在20世紀早期被擱置一旁,但在過去幾年裡又重新出現

托馬斯·福克斯

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現在先別看,但那棵樹可能正在看著你。最近的幾項研究表明,植物能夠看見東西,甚至可能擁有類似眼睛的東西,儘管是非常簡單的眼睛。

植物可能擁有“眼睛”的想法,在某種程度上,並非新鮮事。1907年,查爾斯·達爾文的兒子弗朗西斯·達爾文假設樹葉擁有由類似晶狀體的細胞和光敏細胞組成的器官。20世紀早期的實驗似乎證實了這種結構(現在稱為眼點)的存在,但“會看東西的植物”的概念被擱置一旁——但在過去幾年裡又重新出現。

在最近一期的《植物科學趨勢》雜誌上,德國波恩大學的植物細胞生物學家弗朗蒂謝克·巴盧什卡和義大利佛羅倫薩大學的植物生理學家斯特凡諾·曼庫索列出了植物具有視覺意識的新證據。為了證明他們的觀點,研究人員首先指出2016年的一項發現,即能夠進行光合作用的單細胞生物藍藻聚胞藻的行為類似於眼點。“這些藍藻使用整個細胞體作為透鏡,將光源的影像聚焦在細胞膜上,就像動物眼睛的視網膜一樣,”倫敦大學微生物學家康拉德·穆利諾克斯說,他幫助促成了這一發現。儘管研究人員不確定這種機制的目的是什麼,但它的存在表明類似的機制可能已在高等植物中進化出來。“如果類似的東西已經存在於較低的進化水平,那麼它很可能被保留下來,”巴盧什卡說。


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最近的工作還表明,某些植物,如捲心菜和芥菜的近親擬南芥,會產生參與眼點(在一些單細胞生物如綠藻中發現的超基本眼睛)發育和功能的蛋白質。這些蛋白質特別出現在稱為質體小球的結構中,質體小球因賦予秋葉紅色和橙色色調而聞名。“這一發現表明,植物中的質體小球可能充當眼點,”巴盧什卡說。

其他觀察性研究表明,植物具有我們尚未理解的視覺能力。例如,正如2014年在《當代生物學》雜誌上報道的那樣,攀緣木質藤本植物Boquila trifoliolata可以改變其葉子,以模仿其寄主植物的顏色和形狀。

儘管高等植物中類似眼睛結構的證據仍然有限,但它正在增長。“我從未聽說過植物視覺,在我自己發現藍藻充當相機眼睛之前,我會認為這是不可能的,”生物技術專家尼爾斯·舒爾格斯說,他是2016年關於聚胞藻研究的共同作者。下一個挑戰是證實20世紀早期的實驗,這些實驗表明植物細胞本身可以充當透鏡——研究人員仍然需要弄清楚植物將其基本視覺用於所有哪些目的。

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