那颗因为爱做运动而飞入太空的向日葵真的不会寂寞么？

（第二自然系列你不知道的自然故事）

这是第二自然系列的第一篇，这一篇要告诉你的是：

1.最早的植物太空之旅的前因后果

2.一个古老谜题：植物会像人一样运动么？

3.达尔文的失眠给人类带来了什么发现？

相信当你读完了本篇后你会觉得自己超级有知识~~

关于向日葵飞进太空这件事，大家似乎并不特别了解了解，于是我打算写篇文章好好讲一讲，顺带引发向日葵在外太空到底会不会寂寞这个奇怪又很哲学的问题。

其实，上太空什么的主角本该是拟南芥。向日葵是历史的幸运儿。

（拟南芥（Arabidopsisthaliana）十字花科，被子植物门，双子叶植物纲。）

早在20世纪60年代太空计划的起步期，就有一位名叫阿兰·布朗的一位著名的植物生理学家设计了一个最早的太空拟南芥实验之一，该实验也是“生物卫星三号”计划的一部分。其实我们很难想象在那么一个大国敌视的紧绷年代，植物学家对自然的探索依然受到了宇宙竞赛温柔的照顾。

（美国1963年制订了生物卫星计划，1975年以后，美国的空间生命科学研究依靠苏联的“宇宙”号生物卫星完成。

前苏联自1966年起开始执行专门研究空间生命科学的生物卫星计划。星上载有猴子、狗、白鼠、乌龟、苍蝇、细菌、藻类、植物种子等生物，科学家对它们进行了重力生理学、放射生物学和发育生物学实验。前苏联的生物卫星计划是一项国际合作项目，东欧诸国、美国、法国等都参加了实验。）

于是拟南芥同学很开心

在植物界火了起来

小花小草都很羡慕它

然而正当它做好了起飞准备的时候

生物卫星三号却因为预算问题被取消了

一等竟然过去了二十年

类似实验直到1983年才在航天飞机上得以展开，那时候搭载实验的航天飞机就是著名的哥伦比亚号，而哥伦比亚号航天飞机在1983年只有一次飞行任务，就是代号STS-9的“天空实验室”计划（需要注意的是这里说的“天空实验室”计划并不是1973年美国发射的“天空实验室空间站”）。而那时候，主角却已经变成了向日葵，理由是向日葵幼苗在地球上能展现出十分有力的运动所以是适合飞船搭载以观察其太空行为的理想植物。

植物以“运动能力”这种特殊的理由获取最终进入太空资格的这种说法显得有些诡异，植物有什么运动能力呢？

大家都知道

向日葵同学的脑袋会随着太阳转动啦~

那到底是不是这个原因呢？

这一切都要再往前看，找到祖师爷达尔文，尽管这个实验开始的时候距离达尔文逝世已经过去了一百零一年又七个月。

（达尔文1809-1882）

达尔文患有失眠症，借此他用了一种非常传统的又极其耗时且没有什么技术含量的方式记录了300多种不同的植物的运动。尽管在现代仍有很多人认为植物是不会运动的。

谢谢可爱又令人敬仰的达尔文先生

在失眠的时候没有选择数绵羊

或者背诵英语单词

嗯？等等

他不是英国人么？

为啥要背英语单词？

达尔文把一块玻璃板挂在植物上面，连续几天每隔几分钟就在玻璃上标记出植物茎尖的位置，再把所有的点连起来，从而绘出了植物的精确运动。

达尔文发现，所有植物都在做重复性的螺旋状摇摆运动，他将这一运动命名为“回旋转头运动”，英文circumnutation，螺旋的形态因物种而异，甚至有些植物呈现出意想不到的大幅运动，比如蚕豆苗，它画的圆圈半径可达10厘米，而郁金香转一圈大约只需要四个小时，小麦转一圈只需要两个小时，前文提到的拟南芥转一圈只需最短15分钟。是不是快到不敢想象？

（达尔文绘制的野甘蓝幼苗茎尖在10小时45分钟内的运动轨迹）

惊讶之外，这个发现引发了学界的讨论和思考，也加速了人类对植物的认识，比如另一个由波兰科学家玛利亚·斯托拉尔兹发现的神奇现象：如果用一个小火焰去灼烧向日葵的叶子，仅仅灼烧三秒钟，就可以让向日葵绕一圈的时间加倍。

感觉向日葵被烧灼后

有一种生无可恋的感觉

当然了

在此还是要提醒大家

上文所作为科学实验

请大家私下底不要用火灼烧可爱的植物宝宝~

同时这些现象也引发了科学家的思考和激烈的争论：到底植物的这种运动是因为什么而起的呢？

（跳舞草，在70分贝以上环境中叶片会随着声音舞动）

在进行接下来的解释时

我们需要了解另一个名词和概念

平衡石

我们人类寻找平衡感是依靠耳朵里的精密结构，而平衡石也被称为“耳石”（请用您的智慧区分耳石和耳屎），有一种见解认为，原生动物和植物细胞所显示的重力趋性和重力屈性反应是因为细胞内含物产生与平衡石同样的刺激效应的结果，比如有花植物的平衡石又叫做淀粉体，是含有淀粉但不含有叶绿素的特化形式的叶绿体。植物借助这个东西来感应重力，甚至“保持平衡”。

达尔文认为，植物的这种“摇头晃脑”的行为是所有植物运动的驱动力，比如向光性和向地性只是瞄准某一特殊方向的修饰过的回旋转头运动。意思是，植物所有的运动就是基于这种摇头晃脑基础之上的。大约80年后，多纳尔德·伊斯雷尔森和安德尔斯·约翰森提出了另一种观点，他们认为在植物生长的过程中，重力会导致平衡石的位移，从而导致植物开始进行运动去适应新的平衡。

但是植物有点萌萌哒

它们往往比较迷糊

没办法一次性找准位置

常常会矫枉过正

因此会一直保持在晃动状态

好像一个被拳击手击打的沙袋

一个初始力量就可以让其持久的晃动

简单地说：达尔文认为晃动是植物的内秉行为，而另外两位科学家则认为是重力驱动了植物的圆圈舞。

随着太空探索的发展，科学家们渴望一场在不受重力干扰的环境下去验证植物圆圈舞的实验，如果在太空中植物还是会晃动，那达尔文就是正确的，若太空中植物无法晃动，则达尔文是错误的。

因此回到前文，向日葵同学就代替了角落里哭泣的拟南芥同学在哥伦比亚号上完成了这个实验，实验结果是，在无重力环境下，向日葵的小脑袋依然愉快的晃动着。达尔文九泉之下一定会很开心。

      故事看似有了结果，我们以为不会运动的植物其实是个生来就很爱摇头晃脑的小可爱。然而，有位叫做高桥忠幸的科学家和同事在一个实验中发现：不能对重力做出反应的牵牛花突变体同样不能像正常的牵牛花那样摇头晃脑，同时还发现平衡石有缺陷的拟南芥突变体也同样不能做螺旋运动。高桥甚至还发现，曾经哥伦比亚号带入太空的向日葵其实是在地球上已经萌发的种子。

（讲实话我很难想象在加速升空的过程中，萌发的种子是怎么活下来的…）

也就是说从一开始植物就有了对重力的记忆，就开始了摇头晃脑的运动，亲爱的向日葵同志进入太空后的实验是不科学的。

（牵牛（ Pharbitis nil（L.）Choisy），属旋花科牵牛属，一年生缠绕草本）

再往后直到2007年，安德尔斯·约翰森和同事在空间站上进行的一项实验终于把这个跨越百年的谜题解开了，这一次，他们放弃了向日葵，重新选择了已知植物基因组里最小的拟南芥

（拟南芥同学历经三十多年的隐忍终于强势回归）

在空间站近乎失重的条件下，拟南芥仍然展现了小幅度的摇头晃脑，然后他们把植物放进巨大的离心机里，模拟了重力环境，用高速摄像机记录了植物的生长过程，发现植物开始做夸张的摇头晃脑行为。

达尔文最终胜利了，植物的摇头晃脑是内秉行为，植物天生就是会运动的，但是要在重力条件下才能得到最充分的体现。

简单介绍到这里，这场跨越了一个多世纪的争论和谜题也算是解开了，然而问题是，那个最早进入太空的向日葵，不仅被证明实验结果是错误的，还丢掉了自己的运动植物一号选手的身份，拟南芥则是强势反扑，成为了太空植物生理学实验的重要参与者。向日葵同学会不会感到寂寞呢？

其实人类在短暂的历史中，一直在对自然进行一次次颠覆性的认知，在我们有限的技术和水平范畴内，所有当下的认知都来源于已有的认知经验，比如说：

把平衡石称作耳石

把植物的根比喻成脚

当然更多的比喻还是把女孩子们最喜爱的花花比喻为生殖器

我们始终把植物想象成我们自己，试图用我们的体感世界理解植物的神秘存在.

谁又能够保证我们现在对植物的了解再过100年不会被新的发现而颠覆呢？

无论是向日葵、拟南芥、牵牛花，还是任何一种植物。其实它们都是寂寞的，因为我们并未能彻底进入植物的小宇宙，也不能理解这种特殊的生命形式，不论我们将它上天入地，火燎冰封。

我们希望未来有一天，我们的认知能力能够帮助我们更好的理解植物，理解自然万物的生命形态，放弃自然主宰者的身份，成为自然大家庭的一员。

最后再次感谢前辈达尔文在无数个失眠的夜晚为植物画圈圈，为我们揭开了植物生来就会的神秘舞蹈。感谢向日葵和拟南芥，以及它们那令人嫉妒的太空之旅。

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