光合作用的另外一个谜团是:生化反应起源是自然界最重大的事件之一,光合作用的过程是一系列非常复杂的独立代谢反应,它究竟是如何演化而来?美国亚利桑那州立大学的生化学家罗伯特教授说:“我们知道这个反应演化来自细菌,大约在25亿年前,但光合作用发展史非常不好追踪。有多种光合微生物使用相同但又不太一样的反应。虽然有一些线索能把它们联系在一起,但还是不清楚它们之间的关系。”罗伯特教授等人还试图透过分析5种细菌的基因组来解决部分的问题。他们的研究结果显示,光合作用的演化并非是一条从简至繁的直线,而是不同的演化路线的合并,把独立演化的化学反应混合在一起,也许,他们的工作会给人类这样一些提示:人类也可能通过修补改造微生物产生新生化反应,甚至设计出物质的合成的反应。这样的工作对天文生物学家了解生命在外星的可能演化途径,也大有裨益。
我国著名科学家匡廷云院士曾深有感触地说“要揭示光合作用的机理,就必须先搞清楚膜蛋白的分子排列、空间构象。这方面我们最新取得的原创性成果就是提取了膜蛋白,完成了LHC 一Ⅱ三维结构的测定。由于分子膜蛋白是镶嵌在脂质双分子膜里面的,疏水性很强,因此难分离,难结晶。”现在,中国科学院植物所经过多年努力已经提取了这种膜蛋白,在膜蛋白研究上,我国已经可以与世界并驾齐驱。
那么是否可能会有那么一天,人们可以模拟光合作用从工厂里直接获取食物,而不再一味依靠植物提供呢?科学家们认为,这在近期内不可能的,因为人类对光合作用的奥秘并不真正了解,还会很多问题需要进一步弄清楚,要实现人类的这一长远理想,可能还要付出更为艰辛的努力。
植物也会说话探秘
英国专家在很早的时候就知道植物有“语言”了。他们的研究结果表明,在正常情况下,植物发出的声音节奏轻微、曲调和谐,但遇到恶劣的天气情况或某种人为的侵害时,它们就会发出低沉、混乱的声音来表现它们的痛苦。据英国专家介绍,植物的语言被称为“微热量语”。人们通过一种特殊的仪器——植物探测仪,把仪器的线头与植物连接,人戴上耳机,就能够听到植物说话的声音了。
但是,除了能够听到植物说话之外,人们还想知道植物到底说了什么。研究表明,各种植物在生长过程中,能量交换的过程是时刻进行的。这种交换虽然很缓慢、不易觉察,但交换过程中微弱的热量变化和声响还是可以察觉的。如果把这些“动静”用特殊的“录音机”录下来,经过分析,我们就能解开植物语言的密码,明白它们说什么了。如果你能听懂植物的话,那么它会告诉你什么样的温度、水分和养料是它最喜欢的。
苏联的科学家通过计算机与植物进行交谈。据苏联《真理报》1983年2月2日的报道,计算机通过与植物特殊的连接后,根据它所“听到”的在屏幕上打出数据。然后,另一台计算机来解读这些数据,绘出简单的图表。人们根据这些图表就能明白植物说了什么,人与植物的交流就是这样进行的。
其实,这个过程并不神秘。科学家们用计算机询问植物一些问题,植物通过自身的形状变化、生长速度等向人们传递一些信息。这些信息必须通过仪器解码才行,而且即使是解码之后的信息,也只有专家才懂。但目前这种状况已经有所改善。意大利的科学家发明了一种能与植物直接交流的对讲仪。只是在目前来看,这种先进的对讲仪也只能与植物进行很初级、很简单的交流,因为它只能辨别出诸如“热”、“冷”、“渴”等单词。
美国学者在研究中证实:植物缺水时也是会发“牢骚”的。因为植物缺水时,其运送水分的维管束会绷断,而维管束绷断时会发出一种“超声波”。这种声音很低很低,一般情况下是听不到的,因为它比两人说悄悄话的声音还低1万倍。目前,人们发现,渴了能发出这种“超声波”的植物有苹果树、橡胶树、松树、柏树,等等。
尽管人类对植物语言的了解到目前为止仍然是非常有限的,但是,不管怎么说,能听到植物“说话”,能知道植物说些什么,仍然算得上是科学的一大进步。如果人类能真正听懂植物的语言,那人类的农业生产将发生一个历史性的飞跃。但愿人与植物间的交流能获得成功,届时人类的粮食短缺问题将会有所缓解,人类也将彻底从饥荒中解放出来。
食虫植物“吃”虫探秘
地球上很多地方都分布有食虫植物。食虫植物主要分布在热带和亚热带地区。根据目前的统计数据显示,地球上的食虫植物共有500种左右,其中,在我国境内的约有30种。这些食虫植物“猎手”身上都具有特殊的武器,一是香饵或伪装,用来诱捕昆虫,像气味、花蜜、颜色等;二是各种陷阱;三是具有分泌融化昆虫的消化液。
捕蝇草是一种珍奇植物。18世纪中叶,科考人员在美洲的森林沼泽地里进行科学考察时发现了这种植物。这种植物有一个美丽的名字——孔雀捕蝇草。其叶子是长形的、厚实的,叶面上长着几根尖尖的绒毛,边缘上还有十几个轮牙。每片叶子中间有一条线,把叶子分成两半儿,可随时开合,就像开屏的孔雀一样,十分漂亮。
平时,捕蝇草像敞开的蚌壳一样,还有一种香甜的气味散发出来,诱惑那些贪婪而愚蠢的昆虫上钩。捕蝇草的叶子只要一经昆虫触动,就会迅速地折叠起来,边上的轮牙也互相交错咬合,虫子就被关在陷阱里,成了它的食物。它的叶子既是用来捕捉猎物的武器,又是消化器官。陷阱里会分泌出消化液,将昆虫消化掉。这个叶子就像一个“临时胃”,虫子越挣扎,叶子就夹得越紧,分泌的消化液就越多。猎物很快就被“吃完”了,然后叶子又设下新的陷阱,等待着别的虫子上钩。然而,这个漂亮的猎手一生中只有3次打猎的机会,然后就逐渐枯萎,再也不能狩猎。
在沼泽地带或潮湿的草原上生活着一种植物猎手,叫“毛毡苔”。那里繁衍着众多小虫和蚊子,它们都是毛毡苔捕获的对象。
茅膏草是一种淡红色的小草,它的叶子大小就像一枚硬币,上面长着许多既能伸开又能合拢的绒毛。一片叶子上有200多根绒毛,它们像一根根纤细的手指。在绒毛的尖上有一颗闪亮的小露珠,这是绒毛分泌出来的黏液,散发出蜜一样的香味。昆虫闻到香味禁不住诱惑,就会迅速飞过来,碰到绒毛时,绒毛上吸引昆虫的黏液就会粘住昆虫。这时候绒毛就像手一样握起来,抓住昆虫,不让它跑掉。接着,绒毛又分泌出可以分解昆虫的蛋白酶。然后,茅膏草的叶细胞就把消化后的养料吸到植物体内。一切结束后,它的绒毛就又伸开了,等待着新的“猎物”,就像刚才什么也没有发生过一样。
最有代表性的食虫植物要属猪笼草。它看上去像普通的百合花或喇叭花,有的还能散发出香味,这些香味像紫罗兰或蜜糖一样吸引着昆虫的到来。它是一种生活在我国海南岛、西双版纳等地的绿色小灌木,这些地方一般有潮湿的山谷。
每片猪笼草叶子尖上,都挂着一个长长的带盖的小瓶子。由于它们很像南方运猪用的笼子,所以被称为“猪笼草”。它身上的瓶子色彩鲜艳,异常美丽,有红的、绿的、玫瑰色的,甚至还镶着紫色的斑点。而且,与别的植物猎手一样,这些瓶子能在瓶口和内壁处分泌出又香又甜的蜜汁。闻到香味,小虫子就会爬过去吃蜜。正在享受之际,小虫子的脚下突然一滑,一头栽进了瓶子里,再也爬不出来了。小瓶子里盛的是酸溜溜的黏液,被黏液粘住的小虫子成了猪笼草的一顿美餐。
不仅陆地上有这种吃虫的植物,水里也有,比如狸藻。狸藻没有根,它漂浮在池塘的静水里。这种水草的叶子伸展开来,就像丝一样,长达1米。有很多扁圆形的小口袋长在它的茎上,口袋的口上有个小盖子,盖子都是向里打开的,盖子上长着能“绑”住昆虫的绒毛,口袋里能产出消化液。上千个小口袋长在一棵狸藻上,每个小口袋就像是一个小陷阱。狸藻在水里分布开来,上千个小陷阱形成一个陷阱网。小虫子不小心撞进网里,只要碰到小口袋盖上的绒毛,小口袋盖就会张开,小虫就随着水进入了陷阱,小口袋很快合上,把小虫子囚禁起来。这时候,口袋的内壁分泌出消化液杀死小虫子。小口袋很快就会恢复原来的样子,等待下一个猎物的到来。
为什么这些植物要“吃”虫子呢?一些科学家认为,这也许跟它们生存的环境有关。食虫植物一般分布在贫瘠的地方,例如生长在酸性沼泽地、泥炭地上、水里、平原、丘陵或高山上。这些食虫植物居住的地方一般缺少养分和阳光,它们的生存受到威胁,但那里一般有很多昆虫,它们学会了捕食昆虫的本领,这种本领使它们能在当地生存下去。当然,这只是人们的一种猜测,很多问题现在都无法解答。比如,为什么这些植物的感觉非常灵敏?在它们体内又是怎样传递着外界的刺激信息的呢?它们是否有神经系统和大脑呢?这些问题都有待于人们进一步研究。