植物之间是否可以进行交流？ 第1页

首先交流未必非靠说，只要能把“信”送到，怎么着都成。所以生物之间的交流可以靠声波、视觉图像还有信息素分子等等。

• 植物是怎么保持通话的？

对植物而言，铺设通讯系统，最好就近取材、就地取材。虽然植物没有神经元，但它们可以合成海量的、结构不同、活性不一的化学分子，后者即可以打造为信息的载体。一句话，植物间的交流，母语是“化学语言”，第二外语才是“声波语言”。

先说母语。去植物细胞的膜上看看吧，那里遍布着可以结合化学分子的蛋白受体。它们就是一扇扇城门，化学信使取道于兹，一路或三百里加急、或六百里加急把消息传递到细胞核。当然，小分子化合物如 、萜类/半萜类化合物也可以经由气孔，直接进入细胞内部[1]。紧接着，基因组将启动或关闭特定基因，然后将令一出，特定位置的特定细胞的特定代谢发生改变——这就叫“运筹帷幄之中，决胜千里之外”。

典型的植物帝国通讯范例，是这样运作的（以玉米为例）：

两棵玉米做邻居，一个生长过盛，自家叶子挤到了另一棵玉米“身上”。这时，后者可把叶面上的机械刺激，转换为根上的化学语言，说给前者对根“听”，邻居玉米“愧而退”，转向别的地方开疆拓土。当把受过机械刺激的玉米液体培养基，再拿来培养另一棵玉米幼苗时，后者的根“迟疑不前”，好像知道此地已被同类扎根[2]。

有的植物，它们的信使RNA（对，就是以往被认为太脆弱、寿命短暂的mRNA），甚至能直穿城门，俨然御史钦差，直接向目标基因组发号施令。这种情况多见于寄生植物和宿主植物之间，比如菟丝子、独脚金、肉蓰蓉和拟南芥、番茄[3]。当菟丝子遇到拟南芥时，会单刀直入，用附根刺入拟南芥体内，然后像科幻电影一样展开“深层对话”，“说服”靶细胞的基因主动配合，关闭免疫防御系统，放它们的母体进来。

• 再说植物的第二外语

跟人类一样，植物确实能听见声音：它们的细胞膜上有机械力受体蛋白，它们多且小，而且是多毛的结构，能感受细微的风吹草动[4]。

比如，探测水源时，植物的根有两个办法：对渐近的水源就靠检测土壤湿度梯度变化；对较远处的水源就靠声波探测[5]。即使把两棵胡椒用塑料袋遮蔽起来，化学语言行不通之后，它们依然能靠微弱的声音进行交流[4]。当然，植物能听见声音最明显的例子，就是抖音上不禁吓的含羞草短视频，一声怪吼就吓得叶片闪电一般合闭！

• 窃听一下，植物都在交流什么？

首先，植物聊天的话题并不多，这是可以理解的。

研究人类“心语”的科学家告诉我们，人类祖先一开始交流的东西同样不多，以至于最古老的词汇还不到100个[6]。长期进化以后，复杂社会和文化出现，它们“带来了”高级的词汇和语法。莎士比亚不出，英语不典雅。只不过，植物没有腿脚，也没有莎士比亚，所以“话风”简练而不花哨。值得一谈的主题，也就是防务了。

所以，植物之间（plant to plant）的交流基本以“合作-御敌”为主，兼顾其他。

这里，每一棵树都是一座烽火台，当遭遇虫害袭击时，狼烟四起，并向更远处依次传递。这种“化学狼烟”（挥发性有机物，BVOCs），可以是柳树叶片里合成的乙烯，后者经风媒传播，可让周围70米内的柳树收到预警[1]，也可以是山艾合成的茉莉酮酸甲酯，后者也能经风传播，通知邻居山艾防御[4]。

当非洲金合欢树被啃噬，它们叶片中单宁酸含量就会直线上升，周围45米范围内的金合欢树也能接到信号，并在5-10分钟内厉兵秣马，合成大量单宁酸以备敌[7]。不过，整体而言化学语言站远了就听不见（一般不超过1m），因为BVOCs类物质会与空气中的臭氧、羟基、硝酸根基团发生反应而失效[1]。

其次，不同种的植物亦可结盟，也就是柳树制造的“化学狼烟”，能跨物种“广而告之”，被杨树、糖枫接收到[7]。同理，利马豆遭昆虫袭击后，也能把危险信号传递出去，长在它周围的野生青豆和黄瓜，会生长得更快、防御力更强[8]。

上文提及的山艾受伤后，也能告知周围的番茄和烟草，前者随后合成昆虫消化道酶抑制剂，后者则合成防御性多酚氧化酶。生长季过去，那些接到友军预警的植物受蚱蜢和地老虎的损害最少，这都拜“哨兵”山艾所赐[4]。

值得一提的是，植物可以靠交流是辨别异己。

凤仙花属植物可与同类友好地并存于“一盆之内”，但一旦发现对方是“陌生人”（根、叶探测器一接触即知），便会加速生长，根和茎的加速伸长，而叶片数量猛增[1]。

最后，植物还有跨界交流的本领。

只因为，植食性昆虫都不傻，它们能根据BVOCs的比例，破译植物的语言，并在万紫千红的“背景噪声”中定位到目标。

为了应对，植物一方面启动免疫，改换BVOCs成分比例，比如欧洲白桦，当遭遇尺蠖蛾幼虫，它们能在2-3分钟迅速反应，大量合成释放醛类化合物“驱虫”[1]；另一方面，一旦前招不奏效，将再次更换“电台频道”、请外援，比如玉米，当落败于甜菜黏虫时，它们可迅速合成并释放吸引寄生黄蜂的化学物质，让后者飞来在甜菜黏虫体内产卵，这就叫“借刀杀虫”。

可惜的是，商业化种植的杂交玉米正在失去这一本领，一些品种已经无法用化学语言招引寄生黄蜂，来为它们杀死蔗螟蛾[4]。

• 人类能从中学到什么？

对植物间交流的研究，曾在上世纪80年代刚起步就进入了死胡同。1983年，两篇论文告诉世人，植物可以互相交流的，柳树、杨树和糖枫可共享昆虫来犯的信息。当时科学家感兴趣的是，没有神经中枢的柳树和杨树，到底是如何传输、接收以及解码信号的，以及除了化学信号，它们还能交流什么等等[1]。

但很快，这类研究被边缘化。一方面是因为媒体和记者在报道时，把植物拟人化，做的纪录片中，植物俨然是“能说会道的神奇小精灵”，这让一些科学家感到反感；另一方面，大部分科学家认为，植物没有神经元系统，它们的“社会性”并不突出[2]；那些痴迷记录植物生物电信号，声称植物语言有的很冷峻，有的很幽默的人，实在是乱来。

现在看，痴迷把植物拟人化不合适。但，全盘否定植物的“社会性”也是一种“人类中心主义”作祟。一方面，行为固然必须有生理基础，生物特征划定了文化的范围，所以“你不可能教会一条狗打扑克”[1]，但另一方面，生物进化在同一需求面前有趋同性，所以西藏人和因纽特人虽然在进化上走了不同的道路，但最后都适应了高寒和少膳食纤维摄入的居住与饮食环境。

其中，因纽特人长期使用高脂的海豹肉而不得动脉硬化，这是因为他们体内跟不饱和脂肪酸浓度有关的FADSs基因发生了变异[9，10]。最近，我国科学家发现哈萨克族人长期食用牛羊马驼和耗牛肉，心脑血管病风险反而比汉族人低，则是因为他们体内发生了一个跟胆固醇吸收相关的基因变异：脚手架蛋白LIMIA1突变后，吃下去的胆固醇都随粪便排出了体外[11]。

瞧，一道难题，有多种解答方法。

同理，植物与动物、人类一样，都有“合作求生”的需求，因此进化出两套迥然不同的通讯系统，一点也不奇怪。人类不能以没有神经元为理由，就否定植物智能和社会性的一面。不然，就等于从逻辑上否认了强人工智能的任何可能性，毕竟硅基的计算机也没有神经元。

不妨尝试用植物的眼光重新打量世界吧！那样一来，你会看见或听见一个崭新的世界。

写在最后：

人类对世界的感知是建立在生理器官和物理规律上的，想象力能突破它们的限制。想想透过蜂鸟之眼看花的例子吧：跟人类不同，蜂鸟的眼睛能看见紫外光，所以能看见花瓣上，专为指引它们降落的紫外色素发出的光[11]。

我曾为这种人眼看不见的现象写了一首小诗，可以用来做本文的结束：

每一片花瓣都是一块机场

幽幽点点放射紫外光

以供蜂鸟自夜空稳稳垂降

密集堆放的花蜜好似航空燃油

补给蜂鸟下一次远飞的能量

作为交换，蜂鸟航班把花粉带到他乡。

参考文献：

1. Maja Simpraga et al., Language of plants: Where is the word? Journal of Integrative Plant Biology, 2016;

2. Ali Elhakeem et al., Aboverground mechanical stimuli affect belowground plant-plant communication, Plos

One,2018;

3. Monica Gagliano et al., Learning by association in Plants, Sci. Rep. 2016;

4. Monica Gagliano et al., Love your neighbour: facilitation throught an alternative signalling modality in plants, BMC Ecology, 2013;

5. Monica Gagliano et al., Tuned in: plant roots use sound to locate water, Oecologica, 2017;

6. Binder JR. Toward a brain-based componential semantic representation, Cogn Neuropsychol.,2016;

7. Martin Hell, Nightshade wound secretion: the world’s simplest extrafloral nectar? Trends in Plant Science, 2016;

8. Cory.E.Jacob et al., Neighbour presence, not identity, influences root and shoot allocation in pea, Plos One,2017;

9. Tada et al., A de novo mutation of the LDL receptor gene as the cause of familial hypercholesterolemiaidentified using whole exome sequencing, Clin Chim Acta.,2016;

10. How the Inuit adapted to Ice Age living and a high-fat diet,2015;

11. Ying-Yu Zhang et al., A LIMA1 variant promotes low plasma LDL cholesterol and decreases intestinal cholesterol absorbtion, Science,2018;

12. 迈克尔·托马塞洛，《人类沟通的起源》，2009；

作者：分子植物科学卓越创新中心/植物生理生态研究所 韩飞

出品：科学大院

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