前几天晚上，车前草（此为自然名）往城荒粉丝群里丢了一只西瓜（Citrullus lanatus），并提出了一个很学术的问题：这瓜熟了吗？我们吃的是西瓜的胎座和内果皮吗？没想到这个问题引发了长达一小时的讨论，群里大致可以分为三大阵营——问题多多的学霸，积极参与讨论的专业组，以及在旁边问“瓜甜不甜”的吃瓜群众。先别管瓜好不好吃了，这场讨论的目标是搞清楚瓜的结构。
首先有必要解释一下文中出现的一些术语，不然后面肯定看得云里雾里（如果你已经意识到这是一篇学术科普文并且不感兴趣，可以关掉了，谢谢观赏）。花萼：通常在花朵最外面一层的保护性结构，一般呈叶状，有时和花瓣同形或不存在。子房：雌蕊的一部分，成熟后发育成果实的果皮部分，又可分为外果皮、中果皮和内果皮三层。心皮：这个术语比较难定义，可以理解为雌蕊的基本组成单位，有些植物的雌蕊只有一个心皮（这种情况下心皮和子房差不多是一个意思），有些则由多个心皮组成（往往子房还是只有一个，但里面包含多个心皮）。心皮本质上是变态的叶，可以理解为一片卷起来的叶子。西瓜的果实是一个假果，什么叫假果呢？就是果实不完全由子房发育而成，而是在果实形成过程中还有其他部分参与进去的情况，科学家称之为假果，而真果就是完全由子房发育而成的，确切来说是果皮完全由子房壁发育而成。由于西瓜花的子房下陷入花萼内形成花萼筒，因此花萼筒必然参与到果实形成过程中，再加上胎座等结构也参与其中，因而西瓜属于假果。好了，那么我们来讨论一下西瓜的内部结构吧。车前草的问题基于一张网上的西瓜结构图：从图中不难看出，我们吃的西瓜瓤主要包含两个结构：内果皮和胎座，这是没错的。刚才已经解释过，花萼筒会参与到西瓜的形成过程中，因此我们看到的绿色带条纹的西瓜皮应该就是花萼筒，白色的那层皮可能是外果皮和中果皮愈合而成的，再往里味道比较寡淡的外层果肉是内果皮，真正味道比较甜美的部分基本上由胎座构成。原以为说到这里，学霸们应该满意了，没想到小卷柏老师又抛出一个新的考题：西瓜有几个心皮？群里首先是一阵静默，学霸们纷纷开始查心皮是个什么东东。过了几分钟，终于有人回答：三个。答案是正确的，我们切开西瓜（前提是横切）会发现中间有三条比较明显的线，而有些熟透的瓜会沿着这三条线裂开，把西瓜分成几乎相同的三部分，每一部分都有同样的纹路和种子排列方式。中间裂开的西瓜，可以明显看出西瓜是由三个相同的部分构成的，并且西瓜的整个轮廓不是标准的圆形，而是略带三角形（图片来自网络）
理所当然地我们会认为这三条线就是三个心皮的分界线，然而正当我得意洋洋地准备收工时，某学霸在参考了一篇文章后又发了一张图，说人家画出来的心皮是这样的，三条不那么明显的线似乎才是心皮间的分界线：群里再次静默…… 我对着西瓜发呆，手里比划来比划去，想弄清楚三个心皮到底怎么分。其实想来想去，无非就两种分法：似乎都挺像那么回事，现在只能从胎座的角度来判断了。我查阅了《中国植物志》，葫芦科（Cucurbitaceae）的胎座类型是侧膜胎座，这相当于知道了答案，再反过来倒推过程。学霸立即就贴出了胎座的模式图来帮助分析，而我也从马炜梁老师主编的《植物学》教材中翻出了胎座模式图。虽然看起来不太一样，但两张图本质上是一回事，其他的胎座类型我们今天就不讨论了，来看看最简单的边缘胎座和由其演变而成的侧膜胎座（西瓜就属于这种类型）吧。边缘胎座可以用豌豆（Pisum sativum）来举例，我们剥豌豆的时候都知道它有两条缝，而豌豆籽都长在一条缝上，另一边是没有的，科学家将有籽的那条叫做腹缝，没有籽的那条叫背缝。由于种子（及其前身胚珠）只长在一边，所以命名为边缘胎座。侧膜胎座可以理解为几个拥有边缘胎座的心皮的结合，按照书上的说法：一室的复子房，胚珠沿着相邻两个心皮的腹缝排列，成为若干纵行，比如西瓜就是三个边缘胎座结合在一起形成的三心皮侧膜胎座。但毕竟模式图是一回事，实物又是另一回事了，大家看着西瓜发呆，不知道怎么画才能正确地和模式图对应起来。我想到了一个更好的材料，以前在“水果品鉴大会”课程上给孩子们讲解葫芦科植物时用的是黄瓜（Cucumis sativus），特征很明显，于是问大家有没有黄瓜。蝈蝈老师立即去厨房切了一段新鲜的黄瓜发到群里，果然，结构很清晰。黄瓜的横截面和模式图上的侧膜胎座就很接近了，于是我很快就把它画成了这幅样子：黄瓜与模式图上的侧膜胎座很相似，注意腹缝线和背缝线是间隔排列的
这下可以理解“胚珠沿着相邻两个心皮的腹缝排列”这句话了，也就是说胚珠是成对生长的，一对胚珠着生位置的中间点（上图中红点）即为腹缝所在的位置，它和整个果实横截面的中心点相连为两个心皮之间的分界线，即隔膜（上图中虚线）。再回来看西瓜，还是一脸懵圈，哪儿算是一对胚珠呢？于是我觉得有必要把从边缘胎座向侧膜胎座的演变过程画出来。我画出来先是这样的：这和西瓜的纹路看上去如出一辙，我以为自己画对了，但还是高兴得太早了，因为它和侧膜胎座的模式图对应不起来。模式图的背缝线（下图中实心黑点）在外面并且和腹缝线相间排列，但我画出来背缝线在中心点合成了一个，而腹缝线分成了6个。于是我又只能用倒推的方法，先给模式图画上隔膜（心皮间的分界线），来看看心皮到底是怎么拼在一块儿的。画完我顿悟了，原来心皮之间不是像我之前画的那样背缝线和背缝线贴在一起，而是应该掰得更开一点，背缝线朝外，腹缝线和腹缝线贴在一起，就是这样：嗯，这样就对了！再把那西瓜给我拿来，又一顿操作后，西瓜变成了这样：这下应该没问题了，虽然看起来有点别扭，但这就是西瓜真实的样子。原来西瓜横截面上那三道更明显的线并不是三个心皮的分界线（目前还没想明白是什么结构），三条不那么明显的线才是。但是从横截面上我们其实看不到腹缝线和背缝线，只能把它们想象成一个点，要更好地理解侧膜胎座的形成过程，需要画一个透视图：蛙哥设想的三个边缘胎座合生成一个侧膜胎座的过程 ©蛙哥
如上图所示，侧膜胎座的形成过程可以理解为将边缘胎座的腹缝线打开（这时候相当于有两条腹缝线），背缝线朝外，与另一个同样打开的边缘胎座的一侧腹缝线愈合，形成一条新的腹缝线，以此类推，最后形成一个闭环，从而形成腹缝线和背缝线相间排列的结果。谜底终于解开了，小伙伴们都急不可耐地切开自家的葫芦科植物来检验学习成果，然而瓜瓜们却纷纷开起了玩笑：好容易切出个看上去正常点的瓜，仔细一数，竟然是四心皮的：
揭开西瓜结构的奥秘就像在解一道有趣的几何题，纵然生命世界千变万化，最终还是有其固有的规律，即便是身边再司空见惯的东西可能也不能想当然地去理解。有时间还是要多观察、多琢磨呀。