没有神经的植物也能在体内传递信号

当植物受到损伤时——比如说，某只昆虫饱餐植物的叶片——它其他部位的防御机制就会被激活。植物是怎么知道自己深处险境的？

根据最新研究，植物拥有与动物神经系统中类似的信号分子。我们的绿色朋友确实不会神经紧张，但他们肯定具有与“紧张”极其相似的生理反应。

在研究中，使用了荧光蛋白标记来观察信号，因为它们在植物中会从压力源头以波的形式传播到其他部位。

“我们了解这种信号系统，如果在一个地方受了伤，植物的其余部分会因此触发防御反应。但我们那时还不知道该系统背后的机制，”来自威斯康星大学麦迪逊分校的植物学家Simon Gilroy解释说。 。

他们所确定的是，如果植物受到了伤害，会发生一系列电化学反应，生物电流过植物全身。某种黑箱机制触发了这一反应，然后使反应持续下去——但这甚至本来不是研究人员最初打算研究的内容。

他们最初的目的看看植物如何通过钙元素来响应重力。因此植物学家Masatsugu Toyota利用基因工程设计出了一种芥菜，可以让研究人员实时观测钙离子浓度的变化。

他开发出了一种只有存在钙离子的情况下才发出荧光的蛋白质。然后研究人员切开一片叶子，看看他们是否能检测到钙的变化。

在动物中，亢奋的神经细胞会释放出一种叫做谷氨酸的氨基酸，它会触发带电荷的钙离子，通过电荷的传递，钙离子会传播到离初始细胞越来越远的细胞中。

正如上面的演示，植物中发生的事情简直令人难以置信。从伤口源头发出荧光，然后以每秒约1毫米的速度在植物中传播。

它比动物神经信号要慢很多，后者可以达到每秒120米，但对于植物而言，这已经是超级快速的通讯过程。

研究人员发现，当波动传递到某处时，植物那个区域的防御性激素水平就会上升。

接力信使奔走各处，让机体加强防御，例如分泌有毒性的化学物质，令昆虫见好就收，或者——如同青草中发生的——释放出难闻的挥发物质，吸引吃昆虫的昆虫。

是什么东西触发了钙离子波？就像动物一样，研究人员认为可能是谷氨酸，植物中确实也存在这种氨基酸。 2013年发表的研究表明，缺乏谷氨酸受体的植物无法完成电化学传递过程。

因此研究团队割伤了没有谷氨酸受体的植物，看看是否会出现钙离子流。

“哈，那些敲除了电信号的突变体也完全失去了钙信号传导的现象。”Gilroy说。

这项研究汇集了各种各样的工作，解决了植物细胞间如何交流的难题。伤口会溢出谷氨酸盐，谷氨酸盐会被触发钙离子传播的受体所吸收，从而激活植物的防御系统，防止伤害的升级。

在没有真正意义上的神经的情况下，植物完成了上述所有工作。很酷，对吧？我们的绿色弟兄比他们看起来得更加复杂和充满活力。

研究成果被发表在Science上。

本文译自 sciencealert，由 majer 编辑发布。