《科学》杂志:绿色植物能否感到疼痛?伤口实验立刻激活防御系统
消息来源:baojiabao.com 作者: 发布时间:2024-05-17
当植物受到攻击的时候,比如有昆虫以将植物的枝叶作为每餐时,它们到底有没有感觉呢?9月14日发表在学术期刊《科学》上的论文指出,此时植物其他部位的防御系统都会被激活。这是如何发生的呢?
根据最新研究,植物采用的是与动物在神经系统中所使用相同的信号分子。虽然我们大自然中的绿色朋友确实没有神经,但他们的确有着惊人的相似之处。
研究人员使用了荧光蛋白来标记并观察信号,它们在植物中以波的形式传播,对压力源作出响应。
来自威斯康星大学麦迪逊分校的植物学家西蒙表示:“我们知道存在着这种系统性信号系统,如果植物的某处受伤,那么其余部分就会触发防御反应。不过我们不知道该系统背后的原理。”
科学家目前所掌握的是,如果植物受伤,电荷会在整株植物中传播。那些未知区域会帮助触发并传播这种信号。不过这并非他们原本的研究课题。
研究人员最初通过对钙含量的上升,来分析植物对重力的响应。看到的是植物如何通过研究钙的增加来响应重力。植物学家最开始采用的是芥末植物,以便实时观察钙浓度的变化。
有一种特殊的蛋白质,只有在钙环境下才能发出荧光。研究人员通过切割叶片,来检测是否出现了钙浓度的变化。
在动物中,兴奋的神经细胞会释放出一种叫做谷氨酸的氨基酸,它能够触发一系列携带电荷的钙离子,这些钙离子会传播到距离细胞较远的其他细胞。
类似地,在植物中发生的事情简直令人难以置信。光波从伤口源释放出去,以大约每秒1毫米的速度在植物中传播。
这种信号和动物神经信号相比要慢很多,动物神经信号可以达到每秒120米的速度。但对于植物而言,这已经算是超快速的“通信”了。
研究人员发现,一旦出现这种伤害信号的波,植物受伤区域的防御性激素就会上升。
植物因此会作出相应的调节,比如增加有害化学物质,使植物对于那些以此为食的昆虫来说不够可口。或者,它们甚至会释放出特殊味道的挥发物,招引寄生蜂过来,在这些昆虫身上产卵,从而帮助吃掉或者消灭它们。
不过,到底是什么引发了这种钙的波动呢?和像动物一样,研究人员认为它可能来自谷氨酸,因为植物中也发现了谷氨酸。2013年发表的论文曾指出,缺乏谷氨酸受体的植物,也不具有这种传递威胁信号的电化学反应。
因此,研究团队通过伤害没有谷氨酸受体的植物,来检查它们是否会出现对钙流的影响。
结果,那些去除电信号的突变体也完全剔除了钙信号传导。
也就是说,植物伤口会溢出谷氨酸盐,谷氨酸盐会被触发钙离子传播的受体吸收,从而打开植物的防御系统,并试图防止进一步的伤害。
这些绿色生命在没有真正神经的情况下完成了所有工作。这简直令人难以置信。不得不说,这些绿色兄弟比它们看上去要充满了复杂性与活力。
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