植物有“眼睛”嗎

在人類看來，植物當然沒有眼睛。然而人們會問，與植物生命活動息息相關(guān)的光是如何被植物感受的呢？植物怎么會表現(xiàn)強烈的趨光性呢？植物怎么知曉日出東山，夕陽西下，從而自我控制何時開花、落葉？向日葵為何能隨太陽位置變化而轉(zhuǎn)動？它是根據(jù)什么來確定太陽位置的呢？對此，美國科學家給了我們確定而驚人的回答：“植物有眼睛?！贝_切地說，植物的每個細胞都是一個光感受器，依靠這些光感受器，植物不僅能“看見”光，而且還能感覺光照的“數(shù)量”（光強度，光照時間）和“質(zhì)量”（光波），并作出反應(yīng)。有的科學家還提出，植物身上所發(fā)生的一切都是由眼睛來控制的。

還在20世紀50年代，在我國東北的試驗田里，試種過從南方搬去的良種水稻，它們長得像牧草一樣繁茂，可就是不抽穗揚花，竟然顆粒無收，相反，東北的水稻良種，運到南方去種，連種子也撈不回來。究其原因，這都是人們忽視了植物“眼睛”的緣故。

遠在20世紀初，歐洲的植物學家在研究煙草新品種時，領(lǐng)略過植物對光照數(shù)量（時間）的苛求。種煙草是為了收煙草而不是收種子。煙草若開花，養(yǎng)料就會消耗到開花結(jié)籽上去，影響煙葉生長。有人就千方百計培育只長葉子不開花的煙草，結(jié)果真的培育出了在整個夏季和秋季都不開花的新品種。但是，新的問題出來了，不開花就收不到種子，第二年拿什么播種呢？人們只得在嚴冬到來之前，把煙草從地里挖起搬進溫室，所幸在冬天了花，結(jié)了籽。煙草為什么在露地不開花，進溫室后就開花呢？是搬動的關(guān)系？是溫度的關(guān)系？一個個假設(shè)都被實驗否定了……終于發(fā)現(xiàn)，搬進溫室后光照時間（白天）增加了，會不會是白天長短的不同影響開花呢？人們在煙草地里修建了一座密不透光的木頭房子。七月里，每天下午4時把種在花盆里的煙草搬進屋，上午9時才搬出屋見陽光，每天只能見到7個小時陽光（像冬天一樣）的煙草果然在夏天開花了。為了慎重起見，人們又把實驗倒過來做：冬天太陽落山后，對放在暗室里的煙草用電燈給以額外的“陽光”，使冬天的白天跟夏天的一樣長，結(jié)果煙草就像夏天一樣不開花，沒得到這份額外“陽光”的煙草卻都照常開花。可見，白天的長短———植物接受光照時間的長短是決定開花的一種原因。

經(jīng)過研究，植物學家發(fā)現(xiàn)全世界的植物大致有3種情況：白天光照要12小時以上才能開花的“長日照植物”，如小麥、蠶豆、白天光照短于12小時才開花的“短日照植物”，如大豆、煙草；還有一種對光照時間并不苛求的“中性植物”。

這個與農(nóng)副業(yè)生產(chǎn)關(guān)系密切的現(xiàn)象促使科學家進一步研究植物是怎么感受光的。如同人們樂意挑選接近日光的照明光源一樣，植物在自然光（陽光）下要比人造光下長得好。這是因為人造光比起太陽光來，光的顏色比較單調(diào)（即光譜較窄），例如熒光燈發(fā)出的多半是短波光，白熾燈發(fā)出的多半是長波光，后者光譜較接近日光。實踐證明，采用人工光照射需要考慮光的形式、成分和強度。眾所周知，植物體內(nèi)的葉綠素等色素吸收光，進行光合作用，制造有機物，這不僅對于植物，而且對于全部生物，都是極其重要的。但實驗表明，各種植物對光的選擇是不同的，科學家曾對生菜作了各種光照試驗，發(fā)現(xiàn)清晨淺紅色的太陽光使生菜籽發(fā)芽，傍晚的太陽光轉(zhuǎn)向暗紅，發(fā)芽停頓、休眠，大自然的這種巧妙安排實在令人贊嘆。

那么，植物又是如何“慧眼”識光的呢？科學家終于發(fā)現(xiàn)幾乎每種植物細胞中都含有一種專門的色素———視覺色素，這是一種帶染色體的蛋白質(zhì)分子。染色體使蛋白質(zhì)呈藍光，使其具有吸收光的能力。近年發(fā)現(xiàn)的視覺色素在植物細胞里含量甚微，據(jù)計算，30萬棵燕麥苗（90千克）才能提煉出一試管視覺色素。

一般色素如葉綠素把光作為能源，并只對一定波長的光作出反應(yīng)，而視覺色素卻把光當作信息源，并能對不同波長的光出化學反應(yīng)。如藻類能對紅色光、橙色光、黃色光和綠色光產(chǎn)生反應(yīng)。視覺色素見到淺紅光（如清晨，太陽升起），就顯得活潑，猶如植物“睜開眼睛”，見到暗紅光（如黃昏）視覺色素似乎變得遲鈍，植物“閉上眼睛”。但視覺色素也吸收暗紅光，分子結(jié)構(gòu)發(fā)生細微的變化，到次日太陽升起又變得能吸收到紅光了。從太陽光中淺紅光的變化，植物就能看到，是白天開始了，還是夜幕降臨了。

但是，視覺色素究竟如何“左右”植物呢？進一步的研究發(fā)現(xiàn)，憑借視覺色素，從植物的根到植物的葉尖有著完整而靈敏的感覺系統(tǒng)，對光產(chǎn)生既定的反射反應(yīng)：花開、花合、葉子向左、葉子向右、變換根的生長方向。有一種藻類，能根據(jù)光線的強弱和照射位置在水里移動。在一定的光脈沖下，它能繞自身的軸旋轉(zhuǎn)90度。在中等強弱的光線下，藍藻在“游動”，有的在尋找亮光，而有的又在避開特強的光。這是眼睛看見光，識別著光，以此控制著藍藻的漫游和運動。當某株植物被鄰近的同類遮住了光線，視覺色素就會發(fā)出長高的指令，讓植株盡快“出人頭地”，冒出危險區(qū)。植物的眼睛，即視覺色素能識別白天和黑夜的長短變化，并發(fā)出化學信號，促使植物生長點上長出花蕾……

利用細胞生物學，人們找到了植物的眼睛，但從分子生物學角度，科學家對植物眼睛的認識遠比外形、生理確切的動物眼睛要淺薄。誠如對入耳或手指“識”字的特異功能還不識其廬山真面目一樣，植物眼睛之謎還有待于科學家不斷去探索。植物能不斷地制造視覺色素，視覺色素由非主動形式轉(zhuǎn)變成主動形式，而后又以相反順序轉(zhuǎn)換，這一切都是通過光而發(fā)生的。而人類卻還不能任意地用光把化合物從一種形式轉(zhuǎn)變成另一種形式。一旦人們徹底揭開植物眼睛之謎，百科全書的“眼睛”一詞也許要重新定義了。