植物有“眼睛”吗

植物有“眼睛”吗

在人类看来，植物当然没有眼睛。然而人们会问，与植物生命活动息息相关的光是如何被植物感受的呢？植物怎么会表现强烈的趋光性呢？植物怎么知晓日出东山，夕阳西下，从而自我控制何时开花、落叶？向日葵为何能随太阳位置变化而转动？它是根据什么来确定太阳位置的呢？对此，美国科学家给了我们确定而惊人的回答：“植物有眼睛。”确切地说，植物的每个细胞都是一个光感受器，依靠这些光感受器，植物不仅能“看见”光，而且还能感觉光照的“数量”（光强度，光照时间）和“质量”（光波），并作出反应。有的科学家还提出，植物身上所发生的一切都是由眼睛来控制的。

还在20世纪50年代，在我国东北的试验田里，试种过从南方搬去的良种水稻，它们长得像牧草一样繁茂，可就是不抽穗扬花，竟然颗粒无收，相反，东北的水稻良种，运到南方去种，连种子也捞不回来。究其原因，这都是人们忽视了植物“眼睛”的缘故。

远在20世纪初，欧洲的植物学家在研究烟草新品种时，领略过植物对光照数量（时间）的苛求。种烟草是为了收烟草而不是收种子。烟草若开花，养料就会消耗到开花结籽上去，影响烟叶生长。有人就千方百计培育只长叶子不开花的烟草，结果真的培育出了在整个夏季和秋季都不开花的新品种。但是，新的问题出来了，不开花就收不到种子，第二年拿什么播种呢？人们只得在严冬到来之前，把烟草从地里挖起搬进温室，所幸在冬天了花，结了籽。烟草为什么在露地不开花，进温室后就开花呢？是搬动的关系？是温度的关系？一个个假设都被实验否定了……终于发现，搬进温室后光照时间（白天）增加了，会不会是白天长短的不同影响开花呢？人们在烟草地里修建了一座密不透光的木头房子。七月里，每天下午4时把种在花盆里的烟草搬进屋，上午9时才搬出屋见阳光，每天只能见到7个小时阳光（像冬天一样）的烟草果然在夏天开花了。为了慎重起见，人们又把实验倒过来做：冬天太阳落山后，对放在暗室里的烟草用电灯给以额外的“阳光”，使冬天的白天跟夏天的一样长，结果烟草就像夏天一样不开花，没得到这份额外“阳光”的烟草却都照常开花。可见，白天的长短———植物接受光照时间的长短是决定开花的一种原因。

经过研究，植物学家发现全世界的植物大致有3种情况：白天光照要12小时以上才能开花的“长日照植物”，如小麦、蚕豆、白天光照短于12小时才开花的“短日照植物”，如大豆、烟草；还有一种对光照时间并不苛求的“中性植物”。

这个与农副业生产关系密切的现象促使科学家进一步研究植物是怎么感受光的。如同人们乐意挑选接近日光的照明光源一样，植物在自然光（阳光）下要比人造光下长得好。这是因为人造光比起太阳光来，光的颜色比较单调（即光谱较窄），例如荧光灯发出的多半是短波光，白炽灯发出的多半是长波光，后者光谱较接近日光。实践证明，采用人工光照射需要考虑光的形式、成分和强度。众所周知，植物体内的叶绿素等色素吸收光，进行光合作用，制造有机物，这不仅对于植物，而且对于全部生物，都是极其重要的。但实验表明，各种植物对光的选择是不同的，科学家曾对生菜作了各种光照试验，发现清晨浅红色的太阳光使生菜籽发芽，傍晚的太阳光转向暗红，发芽停顿、休眠，大自然的这种巧妙安排实在令人赞叹。

那么，植物又是如何“慧眼”识光的呢？科学家终于发现几乎每种植物细胞中都含有一种专门的色素———视觉色素，这是一种带染色体的蛋白质分子。染色体使蛋白质呈蓝光，使其具有吸收光的能力。近年发现的视觉色素在植物细胞里含量甚微，据计算，30万棵燕麦苗（90千克）才能提炼出一试管视觉色素。

一般色素如叶绿素把光作为能源，并只对一定波长的光作出反应，而视觉色素却把光当作信息源，并能对不同波长的光出化学反应。如藻类能对红色光、橙色光、黄色光和绿色光产生反应。视觉色素见到浅红光（如清晨，太阳升起），就显得活泼，犹如植物“睁开眼睛”，见到暗红光（如黄昏）视觉色素似乎变得迟钝，植物“闭上眼睛”。但视觉色素也吸收暗红光，分子结构发生细微的变化，到次日太阳升起又变得能吸收到红光了。从太阳光中浅红光的变化，植物就能看到，是白天开始了，还是夜幕降临了。

但是，视觉色素究竟如何“左右”植物呢？进一步的研究发现，凭借视觉色素，从植物的根到植物的叶尖有着完整而灵敏的感觉系统，对光产生既定的反射反应：花开、花合、叶子向左、叶子向右、变换根的生长方向。有一种藻类，能根据光线的强弱和照射位置在水里移动。在一定的光脉冲下，它能绕自身的轴旋转90度。在中等强弱的光线下，蓝藻在“游动”，有的在寻找亮光，而有的又在避开特强的光。这是眼睛看见光，识别着光，以此控制着蓝藻的漫游和运动。当某株植物被邻近的同类遮住了光线，视觉色素就会发出长高的指令，让植株尽快“出人头地”，冒出危险区。植物的眼睛，即视觉色素能识别白天和黑夜的长短变化，并发出化学信号，促使植物生长点上长出花蕾……

利用细胞生物学，人们找到了植物的眼睛，但从分子生物学角度，科学家对植物眼睛的认识远比外形、生理确切的动物眼睛要浅薄。诚如对入耳或手指“识”字的特异功能还不识其庐山真面目一样，植物眼睛之谜还有待于科学家不断去探索。植物能不断地制造视觉色素，视觉色素由非主动形式转变成主动形式，而后又以相反顺序转换，这一切都是通过光而发生的。而人类却还不能任意地用光把化合物从一种形式转变成另一种形式。一旦人们彻底揭开植物眼睛之谜，百科全书的“眼睛”一词也许要重新定义了。