0%
一、植物能看到什麼 植物和人類一樣有視覺

一、植物能看到什麼

植物和人類一樣有視覺

不過,也許更令人驚奇的是,植物還能聞到氣味……
從一個更寬廣的視角來看,植物光敏色素和人類的感紅光視蛋白並不是同一種光受體——雖然它們都吸收紅光,卻是不同的蛋白質,有著不同的化學成分。作為我們視覺媒介的光受體,只能在其他動物體內發現。作為一株黃水仙的視覺媒介的光受體,則只能在其他植物體內發現。當然,植物和人類的光受體在一點上是相似的——它們都由一種蛋白質和一種與之聯結的能吸收光的化學染料構成;受自然法規的限制,光受體要發揮作用,肯定要採取這種結構。
但是,每一條規則都有例外。儘管植物和動物已經各自獨立演化了數十億年,它們的視覺系統還是有一些相同之處。動物和植物都含有叫作隱花色素的藍光受體。植物體內的隱花色素不會引起向光效應,但在植物生長調控中,它可以行使其他幾種功能,其中之一就是控制植物的生物鍾。植物像動物一樣,具有名為「晝夜節律鍾」的生物鍾,和正常的晝夜周期同步運轉。對人類來說,這種生物鍾調控了我們生命的各個方面,比如何時感到飢餓,何時需要洗澡,何時筋疲力盡,何時又覺得精力十足。我們身體行為的這種每日發生的變化叫作晝夜節律,因為即使把我們關在完全照不進陽光的封閉房間中,這些變化也仍然大致以24小時為周期循環往複。跨越半個地球的飛行會使我們的晝夜節律鍾和晝夜信號不再同步,這個現象就是時差反應。晝夜節律鍾可以被光照重新調節,但這需要幾天時間。這也可以解釋為什麼待在室外有光照的地方要比待在陰暗的賓館房間中能更快地把時差倒過來。九九藏書九九藏書
視覺不僅是察覺電磁波的能力,也是對這些電磁波做出反應的能力。我們視網膜上的視桿細胞和視錐細胞察覺到光信號,把信息傳遞給腦,然後我們便能夠對這些信息做出反應。植物同樣可以把視覺信號轉換成生理上可識別的指令。達爾文種下的虉草如果只會用莖尖看到光,是不夠的——它們還得吸收這些光,然後通過某種方式轉換成指令,告訴莖要彎曲。它們需要對光做出反應。由多種光受體產生的複合信號可以讓植物能夠在變化的環境中將其生長調節到最佳狀態,這正如我們的四種光受體可以讓我們的腦感知到圖像,從而讓我們能夠解釋周圍變化的環境,並做出反應。https://read•99csw.com
為了生存,植物必須對周邊視覺環境的動態了如指掌。為此它們需要知道光的方向、強度、持續時間和顏色。毫無疑問,植物可以察覺人類可見的(和不可見的)電磁波。我們只能感知波長範圍較窄的一段電磁波,植物卻能感知到波長更短或更長的電磁波。不過,儘管植物能看到的光譜的波長範圍要比我們能看到的寬廣得多,它們卻看不到圖像。植物沒有神經系統,不能把光信號轉化為圖像,但是能夠轉化成調控生長的種種指示。植物沒有眼睛,正如我們沒有葉子。但是我們和植物都能察覺到光。九九藏書
正如果蠅和小鼠體內的隱花色素,植物隱花色素的主要功能也是使外界的光信號和生物鐘相協調。在藍光控制晝夜節律這個現象的分子水平上,植物和人類是用一模一樣的辦法「看到」藍光的。隱花色素的功能居然如此恆定地保留下來,乍一看令人吃驚,但若從演化的視角來看就不奇怪了。早在動物界和植物界分道揚鑣之前,在單細胞生物中就已經演化出了晝夜節律鍾。這種原始的晝夜節律鍾的功能很可能是為了保護細胞免受高強度紫外線輻射的傷害。當這種早期的生物鍾運行時,隱花色素的古老祖先監視著細胞周圍的光環境,把細胞分裂調整到夜間進行。直到今天,在包括細菌和真菌在內的大多數單細胞生物中,仍然可以發現這種相對較為簡單的生物鍾。後https://read•99csw•com來,以這種所有生物都共同具備的光受體為起點,生物的光感繼續演化,便在植物和動物體內形成彼此有別、各具特色的兩套視覺系統。
隱花色素這種藍光受體,主要的功能就是根據光照來重新調節我們的晝夜節律鍾。隱花色素吸收藍光,然後向細胞發出信號,表明現在是白天。植物同樣也有內在的晝夜節律鍾,可以調控許多生理過程,比如葉子的運動和光合作用。如果我們人為地改變植物的晝夜周期,它一樣會有時差反應(雖然不會發脾氣),需要花幾天時間才能重新調整過來。比如說,如果植物葉片在正常情況下在傍晚合攏,在早晨張開,那麼顛倒它的光暗周期會讓它的葉片在黑暗中(原本是白天的時刻)張開,在光亮中(原本是夜晚的時刻)合攏。但這隻是剛開始的情況,葉片的開合在幾天之內就會調整到和新的光暗周期同步。