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第4章 人類對植物的發(fā)現(xiàn)(3)

植物體內(nèi)的有毒物質(zhì),是植物世界最厲害的防御武器。龍舌蘭屬植物含有一種類固醇,動物吃了以后,會使它的紅血球破裂,死于非命。夾竹桃含有一種肌肉松馳劑,別說昆蟲和鳥吃了它,就是人畜吃了也性命難保。毒芹是一種傘形科植物,它的種子里含有生物堿,動物吃了,在幾小時以內(nèi)就會暴死。另外,烏頭的嫩葉、藜蘆的嫩葉,也有很大的毒性,如果牛羊吃了,也會中毒而死,有趣的是,牛羊見了它們就躲得遠遠的。巴豆的全身都有毒,種子含有的巴豆素毒性更大,吃了以后會引起嘔吐、拉肚子,甚至休克。有一種叫“紅杉”的植物,含有毒素,葉蟬咬上一口,就會喪命。有的植物雖然也含有生物堿,但只是味道不好吃,嘗過苦頭的食草動物就不敢再吃它了。它們使用的是一種威力輕微的化學(xué)武器,是純防御性質(zhì)的。

各種“生物化學(xué)”武器

有的植物還擁有更先進的“生物化學(xué)武器”。它們體內(nèi)含有各種特殊的生化物質(zhì),像蛻皮激素、抗蛻皮激素、抗保幼激素、性外激素什么的。昆蟲吃了以后,會引起發(fā)育異常,不該蛻皮的,蛻了皮;該蛻皮的,卻蛻不了皮;有的干脆失去了繁殖能力。近30多年來,科學(xué)家曾對1000多種植物進行了研究,發(fā)現(xiàn)其中有200多種植物含有蛻皮激素。由此可見,植物世界早就知道使用生物武器了。

古代人打仗的時候,為了防止敵人進攻,就在城外挖一條護城河。有一種叫“續(xù)斷”的植物,也知道使用這種防御辦法。它的葉子是對生的,但葉基部分擴大相連,從外表上看,它的莖好像是從兩片相接的葉子中穿出來一樣,在它兩片葉子相接的地方形成一條溝,等下雨的時候,里面可以存一些水。這樣一來,就成了一條護城河,如果害蟲沿著莖爬上來偷襲,就會被淹死,從而保護了續(xù)斷上部的花和果。

激素

激素(Hormone)音譯為荷爾蒙。希臘文原意為“奮起活動”。激素是調(diào)節(jié)機體正常活動的重要物質(zhì)。它們中的任何一種都不能在體內(nèi)發(fā)動一個新的代謝過程。它們也不直接參與物質(zhì)或能量的轉(zhuǎn)換,只是直接或間接地促進或減慢體內(nèi)原有的代謝過程。如生長和發(fā)育都是人體原有的代謝過程,生長激素或其他相關(guān)激素增加可加快這一進程,減少則使生長發(fā)育遲緩。激素對人類的繁殖、生長、發(fā)育、各種其他生理功能、行為變化以及適應(yīng)內(nèi)外環(huán)境等,都能發(fā)揮重要的調(diào)節(jié)作用。一旦激素分泌失衡,便會帶來疾病。種軍車開不起來,可以達到兵不血刃的效果。讓人驚奇的是,有一種叫瞿麥的植物,也會使用這種先進武器。這種植物特別像石竹花,當你用手撥它的時候,會感到粘乎乎的。原來在它的節(jié)間表面,能分泌出一種粘液,像上了膠水一樣。它可以防止昆蟲沿著莖爬上去危害瞿麥上部的葉和花。當蟲子爬到有粘液的地方,就被粘得動彈不了了,不少害蟲還喪了命。

有趣的是,在這場植物與動物的戰(zhàn)爭中,在植物擁有各種防御武器的同時,動物也相應(yīng)地發(fā)展了自己的解毒能力,用來對付植物。像有些昆蟲,就能毫無顧忌地大吃一些有毒植物。當昆蟲的抗毒能力增強了的時候,又會促使植物發(fā)展更新威力更強的化學(xué)武器。

寄生植物之謎

所有的寄生被子植物,不論它們的形態(tài)差別多大,所在“家庭”的親緣關(guān)系相差多遠,都無一不具有吸器。寄生植物通過吸器從寄主體內(nèi)獲得水分和養(yǎng)料??梢哉f,吸器是這些寄生者最重要的器官之一,也是唯一的寄生器官。

被子植物家族的畸形兒

“我感到十分榮幸,因為我認為自己見到了植物世界中最偉大的奇觀——一朵直徑足有1碼(0.914米)的巨花。說心里話,要是當時沒有同伴在場的話,面對這個龐然大物,我一定會感到驚恐萬分。我從沒有見到過或聽說過如此碩人的花朵?!边@是英國博物學(xué)家詹姆斯·阿諾德見到大王花后不久,寫給友人的一段話。

1818年5月,阿諾德與萊佛士一起在蘇門答臘南部叢林中發(fā)現(xiàn)的這種巨花,不僅在當時堪稱世界花王,就是在170余年后的今天,仍使世界上已知的近30萬種有花植物的花朵黯然失色。然而,頗為遺憾的是,阿諾德與萊佛士當時僅為大王花的碩大而陶醉,卻忽視了另一個同樣驚人的奇觀——世界花王竟然是世界上最簡化的寄生被子植物。它根、莖、葉全無,只有在開花時才神奇地出現(xiàn)在寄主植物爬巖藤接近地面的莖上。它短暫而輝煌的一生,全靠來自寄主體內(nèi)的水分和養(yǎng)料維持。因此,大王花是一種既令人神往,又難得一見的珍稀植物。

今天地球上的蕓蕓眾生,是經(jīng)過了30多億年的漫長歷史才逐漸演化形成的。在植物世界中,被子植物是進化水平最高的類群。由于它們具有復(fù)雜的營養(yǎng)器官——根、莖、葉和完善的生殖器——花、果實,才能使自己在復(fù)雜多變的各種環(huán)境中生存下來,在嚴酷的生存競爭中成為優(yōu)勝者。在生物發(fā)展演化的進行曲中,卻出現(xiàn)了幾個不和諧的音符,被子植物家族中降生了像大王花這樣不能自食其力的畸形兒,經(jīng)過千百萬年的演化形成的營養(yǎng)器官,在它們身上完全或部分退化了。

據(jù)植物學(xué)家統(tǒng)計,在被子植物家族中,有大約3000種寄生植物。它們在不同程度上依靠“竊取”其他植物的水分和養(yǎng)料來維持自己的生活。這些高等食客雖然僅占全體被子植物總數(shù)的1%左右,卻分布在地球上的各個植物區(qū)系中,從赤道到兩極,從熱帶叢林到高寒草地,從干旱的沙漠到潮濕的沼澤……幾乎到處都留下了它們不勞而獲的劣跡。它們?yōu)榱诉m應(yīng)各自的生活環(huán)境,可謂“八仙過海,各顯其能”,不僅形態(tài)紛呈,而且寄生方式也各有高招。有的僅為高不逾寸的小草,寄生在別的植物根上,如矮生豆。

有的能長成十幾米高的喬木,如白檀樹。有的一生大部分時間都在地下度過,只有開花時才將花序伸出地面,如肉蓯蓉;有的則終生“腳不著地”,被其他樹木高高舉在空中,如槲寄生。自古以來,形形色色的寄生植物就與人類發(fā)生了復(fù)雜的關(guān)系。它們那奇特的形態(tài)和生活方式,令古人迷惘和推崇,也給現(xiàn)代人留下了許多沒有解開的謎團。

是朋友,也是敵人

說到寄生植物,人們往往首先想到菟絲子,因為這類無根無葉的寄生者,不僅分布廣隨處可見,而且很早就在我國出了名。據(jù)考證,在《詩經(jīng)》中菟絲子就以“唐”這個名稱出現(xiàn)了。在以后的文獻中,它不僅被廣為收載,而且名稱眾多,如蒙、王女、菟蘆、鴉蘿、赤網(wǎng)、兔丘、菟縷、菟累、野狐絲、金線草、無根草、纏豆藤、莫娘藤、無娘藤……等。其中尤以歷代本草的記載和菟絲子之名最著名。早在東漢時成書的《神農(nóng)本草經(jīng)》中,菟絲子已被列為藥中上品。2000年來,中醫(yī)一直視它的種子為補肝腎、益精髓、明目的良藥。其次,菟絲子那宛若金絲纏繞附著于其他綠草身上的輕盈體態(tài),散發(fā)出陣陣清香的白色鐘形小花,無根無葉卻生長自如的奇異特性,歷來曾引發(fā)過不少文人墨客的詩興。1000多年前,南朝詩人謝眺曾詠道:“輕絲既難理,細縷竟無織。爛漫已萬條,連綿復(fù)一色。安根不可知,縈心終不測。所貴能卷舒,伊用蓬生直?!碧拼嗽娙死畎滓苍鴮懴铝恕熬秊榕}草,妾作菟絲花。輕條不處引,為逐春風(fēng)斜”的名句。

但也正是這種受醫(yī)家推崇、文人吟詠,貌似柔弱的“無根草”,使被附著植物深受其害。它尤愛傷害豆類植物。一旦侵入農(nóng)田,就會造成作物嚴重減產(chǎn),要想清除勢必造成作物、雜草兩敗俱傷,今天仍是農(nóng)民十分厭惡的農(nóng)田惡性雜草之一,有“魔王的絲線”之稱。那么這類寄生者又是如何傷害其他植物的?“魔王”的魔力何在呢?

如果運用現(xiàn)代的植物學(xué)知識和手段,全面觀察菟絲子的一生,便會發(fā)現(xiàn),“無娘藤”也是在大地母親的懷抱中長大的。每當春暖花開之時,菟絲子的種子便在田野中萌發(fā)了。它向泥土深處伸出根系,以便得到大地的支持;向上將細嫩的莖探出土壤,開始搜尋寄生的對象,一旦遇到較稱心的寄主后,便迅速纏繞上去。這時它的莖表皮細胞開始向寄主莖的方向形成指狀突起,并逐漸穿過其表皮、皮層,直達“運輸大動脈”一維管組織,使其中的水、無機鹽和有機物等改道,源源不斷地流入自己體內(nèi),開始了“吸血”的寄生生活。此時的菟絲子已在寄主身上生了根,于是土壤中的根便死去了,與大地母親斷絕了關(guān)系。

在陽光充足、溫暖、濕潤的氣候條件下,菟絲子生長十分迅速,每天莖可伸長10厘米左右,而且分枝極多,甚至有如一張巨大的金絲網(wǎng),罩住了成片的綠草或豆類作物。在菟絲子旺盛生長的同時,被寄生的植物卻日漸憔悴,盡管它們的根系在拼命地吸收水分和無機鹽,綠葉作通過光合作用不斷合成有機物質(zhì),卻入不敷出,不得不忍饑挨餓,輕者生長發(fā)育不良,重者往往沒等到開花結(jié)果便夭折了。而菟絲子在夏秋之際卻花豐果盛,一派繁榮景象。

由此可見,菟絲子之所以能脫離大地,舍去綠葉,過完全寄生的生活,全靠莖上形成的伸入寄主體內(nèi)的“第三只手”??茖W(xué)家給它起了一個形象的名稱——吸器(又稱吸根)。

吸器是什么

當我們在電影、電視中見到鯨、海豚等在大海中盡情遨游的場景時,很難想象這些具有魚一般外形的哺乳類,其祖先也曾是靠四肢行走的陸生動物。但在它們身上,科學(xué)家確實找到了四肢退化的證據(jù)。

在植物世界,也不乏類似的情況。寄生植物某些營養(yǎng)器官的退化和適應(yīng)寄生生活的新器官的發(fā)達,就是極好的例證??v觀所有的寄生被子植物,不論它們的形態(tài)差別多大,所在“家庭”的親緣關(guān)系相差多遠,都無一不具有吸器??梢哉f,吸器是這些寄生者最重要的器官之一,也是唯一的寄生器官。

《神農(nóng)本草經(jīng)》

《神農(nóng)本草經(jīng)》,簡稱《本草經(jīng)》或《本經(jīng)》,中國現(xiàn)存最早的藥學(xué)專著。由炎帝嘗百草后,后人撰寫,成書于東漢,并非出自一時一人之手,而是秦漢時期眾多醫(yī)學(xué)家總結(jié)、搜集、整理當時藥物學(xué)經(jīng)驗成果的專著,“神農(nóng)”為托名。全書分三卷,載藥365種(植物藥252種,動物藥67種,礦物藥46種),分上、中、下三品,文字簡練古樸,是對中國中草藥的第一次系統(tǒng)總結(jié)。其中規(guī)定的大部分藥物學(xué)理論和配伍規(guī)則以及提出的“七情合和”原則在幾千年的用藥實踐中發(fā)揮了巨大作用,被譽為中藥學(xué)經(jīng)典著作。

寄生植物通過吸器從寄主體內(nèi)獲得水分和養(yǎng)料的事實,在人們看來似乎已十分明了。但細分析起來,又不那么簡單,其中有些謎團至今仍未解開。以往科學(xué)家們普遍認為,吸器如同連結(jié)寄生植物與寄主“運輸系統(tǒng)”的橋梁。但近年的研究結(jié)果表明,吸器具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和生理功能,它不僅擔負著運輸?shù)娜蝿?wù),而且還具有“消化”的作用。因為寄生植物所有的有機物與寄主體內(nèi)合成的有機物不盡相同;寄主不同,有機物也會有差異。只有能將來自異體的物質(zhì),轉(zhuǎn)化為更合自己“口胃”的“食物”,寄生才是成功的。此外,遇到寄主是有毒植物時,寄生植物還必須具有解毒的本領(lǐng)。因此,吸器不僅僅充當了橋梁的角色,而且還是一座化學(xué)工廠。但目前,人們對這些化工廠的具體工藝流程和生產(chǎn)情況還所知甚少。

生物體上的任何器官,都是長期演化的結(jié)果,吸器也不例外。但這種器官是如何產(chǎn)生的,目前尚無定論,科學(xué)家中主要有兩種截然不同的觀點。以往普遍認為:吸器是由根演化來的。當兩株獨自生長的植物,它們的根不期而遇時,往往會緊緊地靠在一起,時間長了就會合二而一,像今天在森林中形成的“連理根”那樣。這種自然嫁接的結(jié)果,使兩者的維管組織通連,形成水分和養(yǎng)料的交流。1973年,美國加州大學(xué)歐文分校的彼得·阿扎特獨樹一幟,提出了一種與上述觀點截然不同的理論。他認為,吸器的形成是微生物寄生的結(jié)果。吸器與崎形的根和僅發(fā)生了一些一般變化的根相比,更接近前者,因此吸器與由于細菌侵染在植物體上形成的腫瘤有關(guān)。

種植紫菜的新紀元

1955年,中國海洋生物學(xué)家曾呈奎揭示了紫菜生活史的全過程,解決人工繁殖紫菜的孢子來源。此后,全世界的紫菜養(yǎng)殖才進入全人工化生產(chǎn)時期,產(chǎn)量開始得到大幅度提高。他進而又在實驗室內(nèi)證實了秋季海面上出現(xiàn)的大量孢子正是養(yǎng)殖紫菜需用的殼孢子,從而結(jié)束了養(yǎng)殖紫菜靠大自然恩賜“種子”的歷史,開啟了科學(xué)種植紫菜的新紀元。

曾呈奎的海藻夢

曾呈奎(1909~2005),生于福建廈門,數(shù)十年來致力于海洋植物學(xué)的教學(xué)和海藻學(xué)的研究,是我國海藻學(xué)的奠基人。他查清了我國海藻資源的分布及區(qū)系特點,弄清了紫菜的生活史,解決了有重要經(jīng)濟價值的紫菜、海帶栽培和海帶南移栽培中的關(guān)鍵問題。首次在中國發(fā)現(xiàn)了原綠藻,開拓了海藻比較光合作用和進化的研究領(lǐng)域,豐富了生物進化的理論。首先提出并闡明海洋水產(chǎn)生產(chǎn)必須走農(nóng)牧化的道路,推動了我國海洋水產(chǎn)事業(yè)的發(fā)展,對世界水產(chǎn)事業(yè)產(chǎn)生了影響。

曾呈奎有一句名言:“我要給人們飯桌上添幾道菜?!苯夥徘埃慷昧藦V大農(nóng)民食不果腹、衣不遮體的慘況。當他看到當?shù)厝瞬杉吧淖喜?、蘿帶和礁膜等海藻充饑時,一種想法油然而生:人們既然可以在陸地上種莊稼,為什么不能“耕海”產(chǎn)海藻,海藻夢可實現(xiàn)他解救勞苦大眾的愿望。他取名“澤農(nóng)”,以明心志。

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