植物能聽見自己正被吃掉的聲音

長期以來，植物一直被認為能感知聲音，但植物為何有這樣的能力卻仍然是一個謎。2014年，美國密蘇裡大學的一項研究或許能解開這個謎團。

這項研究基於一項實驗，研究表明，昆虫咀嚼葉片產生的振動，會引起植物的反應並產生化學防御機制。通俗地說，植物可以聽見自己正在被吃掉的聲音，並作出防御機制，以驅使昆虫離開。聽起來很神奇，但事實如此。這是科學界第一次發現植物在環境中響應生態的聲音。

密蘇裡大學邦德生命科學中心研究員、植物科學系高級研究科學家海迪·阿佩爾（Heidi Appel）和密蘇裡大學文理學院生物科學教授、動物通訊專家Rex Cocroft共同發現了這一有趣的現象。

海迪·阿佩爾（Heidi Appel）說：“令人吃驚的是，能夠讓植物產生化學防御反應的隻有昆虫咀嚼產生的振動，而與咀嚼振動頻率相同的風動或其他振動則不會讓植物產生防御。”

阿佩爾專注於量化“植物如何保護自己和以何種方式保護”，而Cocroft的工作是捕捉聽不到的昆虫咀嚼振動聲。記錄並分析這些振動，模擬昆虫咀嚼葉片的聲學特征，將其播放給植物聽。這一過程中，Cocroft會使用專門的激光儀器來聆聽和記錄植物聽到的聲音。

Cocroft認為，大多數檢測振動的方法使用的都是接觸式麥克風，但對於微小的葉片來說則行不通，因為傳感器的重量會完全改變聲音的信號。

現在，讓我們來看這場實驗是如何進行的。把一隻卷心菜毛虫放在一株擬南芥的葉片上。激光儀器發出激光束，用來檢測咀嚼所產生的振動。

激光束從葉片表面的一小塊反光帶反射，以測量其偏轉，從而最大限度地減少與植物的接觸。激光的輸出也可以通過音頻揚聲器播放，讓人的耳朵聽到毛虫咀嚼產生的振動。

錄制聲音只是一個開始。

你不能把耳機放在葉子上，所以需要微小的壓電致動器（本質上是一個可以播放震動而不是空中聲音的微型揚聲器）。

“這是一個微妙的過程，因為葉子的表面隻能產生上下1 / 10，000英寸左右地振動，所以我們用蠟將致動器連接到葉片上，方便更好地捕捉那些微妙地變化。”Cocroft解釋說。

科研人員將昆虫的咀嚼聲音採集成功后，分別把這種聲音和普通的環境音播放給並沒有受到昆虫攻擊的不同植物。他們發現，盡管沒有遭遇攻擊，但咀嚼聲音卻給這些植物造成不同的影響。比如有的植物分泌出更多的葡糖異硫氰酸鹽與花色醣苔等物質。這些化學物質通常存在於芥末油中，能讓昆虫大倒胃口。實驗發現，卷心菜毛虫更樂意啃食那些沒有聽過咀嚼聲音的植物。

阿佩爾和Cocroft將他們的工作重點放在植物聲學上，以便更好地理解植物為什麼能夠檢測和響應振動。“以往，人們認為播放音樂給植物聽能起到作用，但這種刺激與植物的自然生態脫節，所以很難解釋植物能有什麼反應。”Cocroft說，“我們試圖考慮植物的聲學環境和它可能正在聽到的聲音，然后用這些振動的聲音來找出產生差別的因素。”

美國國家科學基金會認同兩位科學家的努力，已經對這個項目實施了資助。下一步的研究范圍將進一步擴大，包括其他多種類型的植物如何對昆虫的攻擊做出反應，將觸發怎樣的應對防御變化等。

阿佩爾認為，一旦理解了植物的防御機制，就可以通過生物技術方法，幫助植物更好地響應外來“侵犯”，從而抵抗害虫。“也許有一天，這項研究結果能應用於實踐。”阿佩爾說。同時，這個實驗結果可以成為蔬果保鮮技術的重要參考。（陳能場）