植物有隱藏的記憶？

　　在梅爾徹斯和朗那個(gè)年代，激素還處于植物科學(xué)的最前沿。尋找新激素的技術(shù)也很簡(jiǎn)單粗暴：科學(xué)家將葉片磨碎，進(jìn)行提煉，分離出植物釋放的小分子。他們還會(huì )把這些激素再?lài)娀刂参锷?，進(jìn)行觀(guān)察。赤霉素（Gibberellin）就是個(gè)例子，它能刺激植物生長(cháng)。今天，人們用這種激素噴灑葡萄，讓果實(shí)更飽滿(mǎn)，果粒不那么緊湊。理查德·阿馬西諾（Richard Amasino）是威斯康星大學(xué)麥迪遜分校（University of Wisconsin-Madison）的生物化學(xué)教授，他說(shuō)：“很多植物的生理機能都在等待這種信號，但當年科學(xué)家磨碎了無(wú)數植物，也沒(méi)找到觸發(fā)開(kāi)花的信號。”

　　20世紀70年代到80年代初，植物科學(xué)家仍未找到開(kāi)花背后的生物化學(xué)秘密。阿馬西諾說(shuō)：“我剛開(kāi)始搞科研的時(shí)候，這就是個(gè)巨大的謎團。”為了解開(kāi)這個(gè)謎，揭開(kāi)植物記憶的面紗，科學(xué)家需要了解分子遺傳學(xué)，尤其是表觀(guān)遺傳學(xué)——控制特定基因開(kāi)關(guān)的機制。

　　近幾年，科學(xué)家已經(jīng)意識到，單靠基因組無(wú)法決定有機體的命運。很多與DNA有關(guān)的表觀(guān)遺傳活動(dòng)會(huì )造成一系列影響，比如哪些遺傳密碼能得到表達，哪些遺傳密碼會(huì )決定生物的行為。成花素其實(shí)是一種微型蛋白質(zhì)，梅爾徹斯和朗那個(gè)年代的技術(shù)還無(wú)法識別這種物質(zhì)。當年他們就算找到了成花素，也仍然沒(méi)有解密二年生花卉的鑰匙。阿馬西諾那一代科學(xué)家終于找到了解密春化作用的關(guān)鍵——在表觀(guān)遺傳學(xué)層面對這一過(guò)程進(jìn)行觀(guān)察。

　　擬南芥（Arabidopsis thaliana，阿拉伯芥）是實(shí)驗室中的?？?，控制這種植物春化和開(kāi)花的機制就像一個(gè)極為復雜的裝置，該裝置負責控制蛋白質(zhì)的生成和基因的表達。擬南芥內有一組控制蛋白質(zhì)生成的基因，這種蛋白質(zhì)能促進(jìn)擬南芥開(kāi)花。在春化之前，擬南芥細胞內會(huì )充滿(mǎn)另一種名為FLC的蛋白質(zhì)，它能抑制促進(jìn)開(kāi)花的關(guān)鍵基因表達。但當植物處于寒冷的環(huán)境中時(shí)，擬南芥細胞就會(huì )減緩FLC分泌，直至停止。促進(jìn)開(kāi)花的蛋白質(zhì)和FLC之間的力量平衡就會(huì )被打破。擬南芥細胞生成的促進(jìn)開(kāi)花蛋白質(zhì)會(huì )越來(lái)越多，直到植物做好綻放的準備。在這種情況下，可以簡(jiǎn)單地將這種表觀(guān)遺傳行為看作一個(gè)開(kāi)關(guān)。對擬南芥細胞來(lái)說(shuō)，寒冷就是改變基因表達方式的信號：從“別開(kāi)花”到“快快快，趕緊開(kāi)花”。就算寒冷信號消失，開(kāi)關(guān)也會(huì )保持打開(kāi)。因此，當白晝時(shí)間變長(cháng)時(shí)，擬南芥就會(huì )知道，開(kāi)花的最佳時(shí)機到了。

　　阿馬西諾解釋說(shuō)：“就算是在春夏，寒冬的影響也會(huì )留在植物的記憶里。 ”

擬南芥，又稱(chēng)阿拉伯芥。

　　好像這不太可能。去年，在《科學(xué)進(jìn)展》（Science Advances）期刊上，一組澳大利亞的植物科學(xué)家發(fā)表論文稱(chēng)，對植物來(lái)說(shuō)，與記憶相比，遺忘（或者說(shuō)根本不形成記憶）可能才是更有力的生存工具。此外，植物形成記憶的概率相對較小，形成表觀(guān)性遺傳記憶的概率甚至更小。

　　這篇論文的第一作者彼得·克里斯普（Peter Crisp）目前就職于明尼蘇達大學(xué)（University of Minnesota），以逼瘋植物為己任。他和同事可能會(huì )不給植物澆水，任其干枯，再給缺水的植物澆水，觀(guān)察它們如何恢復。他們已經(jīng)證明，某些植物對干旱、缺乏光照和食草植物等壓力源的表觀(guān)遺傳記憶確實(shí)可以代代相傳。因此，克里斯普和同事折磨了一代又一代植物（三代之后，這項工作變得十分有趣），再測試這些植物是否記得經(jīng)歷過(guò)的磨難，抗旱性是否有所增強?？死锼蛊照f(shuō)：“我們并未觀(guān)察到這種現象。”

疏于照顧的室內盆栽植物。

　　克里斯普指出，植物從充滿(mǎn)壓力的環(huán)境下恢復的能力十分驚人。比如，在今年夏天發(fā)表的一篇論文中，克里斯普和同事稱(chēng)，受到光脅迫的植物很快就能恢復——只要護理得當，疏于照料、棕黃枯萎的盆栽也能煥發(fā)生機。目前，科學(xué)家已經(jīng)給出了很多植物形成記憶的例子。然而，在科學(xué)家發(fā)布的實(shí)驗結果中，植物原本可以形成記憶，但卻選擇遺忘的例子卻很少。這也在情理之中。畢竟，辨別植物是否已經(jīng)形成某段記憶是該領(lǐng)域最大的挑戰之一。

　　克里斯普和同事設計實(shí)驗室研究時(shí)，必須控制很多混淆因素，才能確定自己觀(guān)察到的植物記憶是由實(shí)驗中的壓力源造成的。澳大利亞國立大學(xué)（Australian National University）的史蒂文·艾臣（Steven Eichten）是克里斯普的合著(zhù)者，他說(shuō)：“不是說(shuō)植物經(jīng)歷過(guò)什么之后，就會(huì )說(shuō)，‘哦，我記得這個(gè)！’，而是植物發(fā)生了分子層面的變化，恰好形成了相應的化學(xué)記號。”阿馬西諾的研究對象——與FLC有關(guān)的植物記憶機制就是個(gè)例子，該機制僅適用于擬南芥。甜菜和小麥都有獨特的春化分子機制，它們雖然作用相同，進(jìn)化過(guò)程卻彼此獨立。在這個(gè)領(lǐng)域，鑒別一段植物記憶是否貨真價(jià)實(shí)難度極大。