植物知道生命的答案(增补修订珍藏版)pdf下载

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简介:植物知道生命的答案(增补修订珍藏版)
出版社:长江文艺出版社
出版时间:2018-08-01
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内容介绍

编辑推荐
  编辑推荐:
  植物会看;会闻;会尝;会触摸;有记忆;能定位。
  一个只有宁静心灵才能倾听的世界!

  1. 董卿撰文推荐!走进你不知道的植物世界,去思考生命真实的存在。
  2. 凤凰卫视《开卷八分钟》梁文道专题报道:如果它(植物)真的能够感知到这个世界,那整个我们人类的生活会改变的,我们跟植物的关系会彻底被改变掉……
  3. 中国国家图书馆推荐!世界科普杂志《科学美国人》出品。《自然》《华尔街日报》等大力推荐。2012年亚马逊十佳科学图书。
  4. 畅销五年,好评如潮!新版全新修订,增补植物味觉系统。植物会看;会闻;会尝;会触摸;有记忆;能定位。一个只有宁静心灵才能倾听的世界!
  5. 权威科普作家捍卫科学,探讨之美但不妖魔化。引领读者在科学的范围内重新考量植物。
  6. 知名科普博主;中科院植物研究所博士刘夙权威译本.
内容简介
  走进你不知道的植物世界,思考生命真实的存在!
  捕蝇草是怎样知道闭拢叶子的时机的?它真的能感觉到昆虫微小;细长的腿吗?樱花树又是怎样知道何时应该开花的?它们真的能记住天气吗?
  几个世纪以来,我们不断惊异于植物的多样性和形态。著名生物学家丹尼尔查莫维茨现在将在《植物知道生命的答案》这本书中,对植物如何体验世界给以严谨而引人入胜的简介,包括它们所看到的颜色还是它们所遵守的时刻表。
  通过着重介绍遗传学等领域的研究成果,作者带领我们走进植物的内在世界,把它们的感觉和人类感觉做对比,揭示出如下事实我们和向日葵及栎树的共同之处,比你知道的更多。作者在书中展示了植物如何分辨上和下,如何知道邻近的同类已经遭到了一群饥饿甲虫的侵害,是否能够欣赏你一直放给它们听的齐柏林飞艇乐队的音乐,或者是否更偏好于巴赫那旋律优美的连复段。通过对植物触觉;听觉;嗅觉;味觉;视觉以至记忆的考察,作者促使我们不得不去思考:植物会不会对周围环境有意识?
  《植物知道生命的答案》难能可贵地对我们踏过的草丛;我们嗅过的花朵;我们爬过的树木给以深入关注,让我们能够更好地理解科学和我们在自然界中的位置。
作者简介
  丹尼尔·查莫维茨, 成长于美国宾夕法尼亚州,大学就读于哥伦比亚大学,并在耶路撒冷希伯来大学获得遗传学的博士学位,现任以色列特拉维夫大学生命科学学院院长。他对植物和果蝇的研究成果曾发表在科学期刊上,《植物知道生命的答案》是他多年研究成果。
  刘夙,中国科学院植物研究所博士研究生。业余从事科普写作和科学传播活动,现为互动百科新知社植物组专家成员,为“自然之友”植物组指导老师和科普杂志《新知客》专栏作者,并在《新京报》、《牛顿科学世界》等杂志上发表科普文章数十篇。
目录
版权信息

一、植物能看到什么
植物学家达尔文
马里兰猛犸:不停生长的烟草
奇妙的光周期现象
遗传学时代的失明植物
植物和人类一样有视觉
二、植物能嗅到什么
未有解释的现象
菟丝子的喜好
叶子的窃听
植物的嗅觉很灵敏
三、植物尝到什么
饮水的植物
当心!干旱来袭!
抢水喝的植物
植物喜欢吃的肥料
四、植物能触到什么
捕蝇草
含羞草的电运动
起负面作用的触碰
植物和人类的触觉
五、植物能听到什么
摇滚植物学
聋子基因
植物是聋子?
六、植物如何知道身在何处
植物也能分辨上下
运动激素
跳舞的植物
有平衡感的植物
七、植物能记住什么
捕蝇草的短时记忆
对创伤的长时记忆
植物也要经历春化
“记忆”也会遗传?
植物也有智力
结语:有意识的植物
致谢
媒体评论
  “读者会……接触到迷人的科学,足以让自己相信植物一直都在鼓舞我们,让我们惊奇。就像乔尼.米切尔唱的,现在是‘让我们回到花园中’近距离地打量植物的时候了。”
  ——比尔.洛斯,《华尔街日报》






  “生物学家丹尼尔.查莫维茨说,就像我们所知的那样,植物虽然没有脑,没有眼,也缺乏感觉,但是它们有初级的‘意识’。在这本出色地重构了植物形象的著作中,他通过大量研究揭示了植物这种意识的程度和类型。
  ——《自然》






  “《植物知道生命的答案》生动、雄辩又具有科学准确性,浅近易读。如果你对地球生命感到好奇,而且正在寻找一本能给人深刻印象的介绍数百年来由细心的科学实验所揭示的植物生活的书,那么我把这本令人欲罢不能的书推荐给你。”
  ——斯蒂芬.D. 霍珀(Stephen D. Hopper),英国皇家植物园邱园主任
 




  “就像查莫维茨那些揭示了植物界和动物界之间未发现的联系的奠基性研究一样,在《植物知道世界的答案》一书中,他的洞察也超过了植物世界的界限。这本书寓教于乐,充满了美妙的例子,重点介绍了植物和动物共享的基因组遗产怎样让它们对环境做出反应。看完《植物知道世界的答案》,你会以一种新眼光看待植物。”
  ——格罗里亚.科鲁齐(Gloria M. Coruzzi),纽约大学基因组与系统生物学中心的卡罗尔及米尔顿·佩特里教授






  “全书都是古怪的植物实验和令人瞠目结舌的植物科学。”
  ——詹姆斯.麦康纳基(James McConnachie),《星期日时报》(伦敦)




  “查莫维茨的书是很好的科普读物,满是生动的例子,讲述了植物那些难以想象的生存方式。”
  ——彼得.马伦(Peter Marren),《BBC野生生物》






  “通过把人类的感觉与植物适应周边环境的能力相互比较,(查莫维茨)引人入胜而条理分明地向我们解释,虽然植物不能从一个地点运动到另一个地点,却仍然可以存活下来。这本扣人心弦的书以植物生物学的新研究为依据,让我们可以对植物有意识有个了解。”
  ——《科克斯书评》






  “宣布判决:绝妙之书(Plant-astic)。”
  ——《先驱太阳报》(澳大利亚)
前言
  序
  《植物知道生命的答案》第一版出版至今已有五年了。这五年间,人们对植物感觉的兴趣有了很大增长。正因为植物生物学领域的科学发现速度非常快,我在现在这个增订版中才得以写进很多和第一版中的结论全然相反的突破性内容。以前,有关植物感觉的兴趣在很大程度上具有伪科学特性,因此遭到受过严肃训练的科学家连声痛斥;然而对于现在的科学共同体和大众媒体来说,这都是过去的事情了。尽管现在存在国家孤立主义,但令人鼓舞的是,植物如何对环境做出反应这个问题在全球激起的兴趣也与日俱增。《植物知道生命的答案》在北京、慕尼黑、圣弗朗西斯科和首尔都成了畅销书,充分说明理解我们这些绿色邻居实在是普世的愿望。
  是啊,全世界的人怎能不对植物怀有兴趣呢?毕竟,我们的生存完全依赖植物。在用来自缅因州森林的木材建造的房屋里,我们醒来,倒一杯由产自巴西的咖啡豆烹制的咖啡,套上由埃及的棉花制成的T恤衫,在用塔斯马尼亚岛种植的桉树制造的纸上打印报告,用汽车把孩子们拉到学校——而这汽车的轮胎由非洲的橡胶制作,使用的燃料则是汽油,也是由亿万年前死去的苏铁植物转变而成。从植物中提取的化学物质可以退热(想想阿司匹林)或治疗癌症(紫杉醇)。小麦引发了一个时代的结束和另一个时代的开始,而其貌不扬的马铃薯引发了大规模移民。而且,植物一直在激发我们的情绪,让我们吃惊:硕大的巨杉是地球上最大的独立的单一生物体,一些藻类却跻身最小的生物之列,而玫瑰毫无疑问能让所有人微笑。
  20世纪90年代,在我还是耶鲁大学一位年轻的博士后时,我就开始对植物和人类感觉的相似性怀有兴趣了。我本来很想研究一种植物特有的、和人类生理不搭界的生物学过程(我家已经出了六位博士了,全都是外科医生,这很可能是我对这一环境状况做出的反应)。于是,植物如何用光来调节发育这个问题就深深吸引了我。在研究中,我发现了一组独特的基因,为植物在判断周边是光亮还是黑暗时所必需。后来我又获得了一个完全在我的研究计划之外的发现:在人类DNA中也能找到同样的一组基因。这让我大为惊异。由此就引出一个显而易见的问题:这些表面上是“植物特有”的基因,在人体内起什么作用?多年之后,通过大量研究,我们现在知道,这些基因不光在植物和动物体内都存在,而且在二者体内都用来(在其他发育过程中)调节对光的反应!
  这让我认识到,植物和动物之间的基因差异并不像我原来想的那么大。就在我自己的研究课题从植物对光的反应演化为果蝇的白血病之时,我开始探索植物生理和人类生理的相似之处。我发现,尽管没有植物知道如何说“西蒙尔,喂我!”但的确有很多植物“知道”不少东西。
  实际上,在你家后院就能找到的花草树木都具备极为精密的感觉系统,只是你没怎么留心罢了。大多数动物能够选择环境,在风暴中寻找掩蔽之处,寻觅食物和配偶,或是随季节变化而迁徙;然而因为植物不能运动,无法移向更好的环境,它们必须有能力抵挡和适应持续变化的天气、不断霸占自己领地的邻居和大举入侵的害虫。因此,植物演化出了复杂的感觉和调控系统,这使它们可以随外界条件的不断变化而调节自己的生长。榆树必须知道它的邻居是不是遮住了它的阳光,这样它才能想办法朝向有阳光的地方生长。莴苣必须知道是不是正有贪婪的蚜虫打算把它吃光,这样它才能制造有毒化学物质杀死害虫,保护自己。花旗松必须知道它的枝条是不是正在被猛烈的风撼动,这样它才能让树干长得更强壮一些。樱花树则必须知道什么时候开花。
  在基因水平上,植物是比很多动物都更复杂的生命,在整个生物学领域那些最重要的发现中,就颇有一些是通过研究植物而获得的。罗伯特·胡克在1665年使用他制造的原始显微镜研究木栓时第一次发现了细胞。在19世纪,格雷戈尔·孟德尔用豌豆得出了现代遗传学定律。20世纪中叶,芭芭拉·麦克林托克则用玉米揭示了基因的转座(跳跃)现象。现在我们知道,这些“跳跃基因”是所有DNA的特征,而且和人类癌症密切相关。还有,我们都知道达尔文是现代演化论的奠基人之一,而他的一些最重要的发现就归属于植物生物学这个专门领域,其中有不少发现会在本书中加以介绍。
  显而易见,我对“知道”这个词的用法不合传统。植物并没有中枢神经系统;哪一株植物都没有脑,不能协调来自它全身的信息。然而,一株植物的各个部位仍然是紧密关联的;与光、空气中的化学物质及温度有关的信息,持续不断地在根和叶、花和茎之间进行交换,这样才能让植物更好地适应环境。我们不能把人类行为与植物在它们的世界中活动的方式等同起来,但当你看到我在这整本书中使用的那些通常只用于表达人类经验的语词时,我希望你能理解我的用心。当我在探讨植物看到什么或嗅到什么时,我并不是在声称植物有眼睛或鼻子(或是能给所有感觉输入都染上情绪的脑)。但是我相信,这些用语有助于敦促我们以新的方式思考视觉,嗅觉,植物的本质,以及那个终极问题——我们是什么?
  本书并不是另一本《植物的秘密生活》;如果你在寻找那些认为植物和人一模一样的论述,那么在本书中你将一无所获。正如著名植物生理学家阿瑟·加尔斯顿早在1974年指出的,我们必须对“没有足够支持证据就提出的古怪说法”保持警觉。他说这话的时候,正是《植物的秘密生活》这本极为流行、却无甚科学性的书在公众中流行最广之时。这本书不光是误导了容易上当的读者,更糟的是,还给科学界带来了一大后果——因为科学家对任何暗示动物感觉和植物感觉有相似性的研究都十分警觉,这便妨碍了有关植物行为的重要研究。
  自《植物的秘密生活》掀起巨大的媒体风浪到现在,已经过去了40多年,在这期间,科学家对植物生命现象的理解已经大大加深了。在《植物知道生命的答案》这本书中,我会探究植物生物学的最新研究成果,论证植物的确具有感觉。这本书并不打算对现代科学中植物感觉这个题目进行详尽而全面的综述;那样将会使本书变成一本除了最专业的读者以外没人能看得下去的教科书。相反,在每一章中我着重论述了人类的一种感觉,并把人类的这种感觉与植物的类似感觉相互比较。我描述了感觉信息是如何被感知的,它是怎么得到处理的,以及对植物来说这种感觉的生态意义何在。在每一章中,就所讨论的感觉,我还同时提供了历史的和现代的理解视角。
  知道了植物的用处,为什么我们不花点时间,多了解一下科学家已经在植物身上取得的发现呢?让我们开始行程,去探索植物内在生命背后的科学吧。首先我们要揭示,当植物在你家后院一动不动地消磨时光时,它们都看到了什么。
精彩书摘
  你是否想过,植物能看到你?
  实际上,植物无时无刻不在监视着它周围可以看到的环境。植物知道你是否走近,知道你什么时候位于它们上面。植物还知道你穿的衬衫是蓝的还是红的,知道你是否给房子上过色,知道你是否曾把它栖息的花盆从客厅的一端搬到另一端。
  当然,植物并不能像你我那样“看到”画面。植物不能区别一位轻微谢顶的中年男子和一位留着棕色卷发的微笑的小女孩。但是,它们的确能够通过多种办法看到光,还能看到一些我们只能在脑子里想象的颜色。植物能看到灼伤我们皮肤的紫外线,看到让我们感到暖和的红外线。植物可以察觉什么时候光线暗如烛火,什么时候是正午,什么时候太阳将要落山。植物知道光线是来自左面、右面还是上面。它们知道是否有另一棵植物长过了它们的头顶,遮住了本应照在自己身上的光。它们还知道周围的灯光究竟亮了多久。
  那么,这些能被看成“植物视力”吗?首先我们要搞清楚人类的视力是什么。假设有一个人生来就失明,生活在完全的黑暗之中。现在,假定这个人有了区别光亮和阴暗的能力,于是他可以区分夜晚与白天,室内与室外。这些新的感觉可以看作初等的视觉,可以使这个人拥有新型的能力。现在,再假定这个人可以区分颜色,他能看到天上是蓝色,地下是绿色。显然,比起完全的黑暗,或仅仅有明暗感来,这又是一个可喜的进步。我想我们都会同意,对这个人来说,从完全的黑暗到能够看到颜色是一个根本性转变,她因此有了“视力”。
  韦氏词典[2]对“视觉”的定义是“眼睛接受光刺激之后,脑对光刺激进行解释,将其构建为由空间中物体的位置、形状、亮度和通常同时具备的颜色构成的图像的生理感觉”。我们看到的光,是术语称之为“可见光谱”的东西。光实际上是电磁波光谱的可见区段的同义词,是我们日常使用、易于理解的词语。这意味着光和所有其他类型的电磁信号——比如微波和无线电波——共有一些性质。调幅广播所用的无线电波,其波长非常长,几乎有半英里[3]。这就是为什么广播天线要有几层楼高的缘故。与此相反,X射线的波长却极其短,是无线电波的一万亿分之一,所以它能如此轻而易举地穿透人体。
  光波位于这两者中间的某个位置上,其波长在0.0000004米到0.0000007米[4]之间。蓝紫光的波长最短,红光最长,绿光、黄光和橙光则介于其间。(这就解释了为什么彩虹的颜色排列总是朝着同一个方向——从蓝紫色这样的短波长颜色直到红色这样的长波长颜色。)这些就是我们能“看到”的电磁波,原因在于我们的眼中有叫作光受体[5]的特殊蛋白质,它们可以接受和吸收这些光的能量,就像天线吸收无线电波一样。
  眼球后方有一层膜叫作视网膜,上面覆盖着成列成列的光感受器,好比平板电视里成列成列的发光二极管(LED),或是数码相机里成列成列的传感器。视网膜上的每一处都含有对所有光敏感的视杆细胞和对不同颜色的光敏感的视锥细胞。每个视锥细胞或视杆细胞都能对聚焦于其上的光产生反应。人类视网膜含有大约1.25亿个视锥细胞和600万个视杆细胞,它们集中分布在相当于护照照片大小的面积里。这相当于一部分辨率为130百万像素的数码相机。在如此小的面积中分布有如此巨大数量的感受器,这使我们具有很高的视觉分辨率。作为比较,分辨率最高的户外LED显示屏每平方米只有大约1万个LED,普通的数码相机也只有大约800万像素的分辨率。
  视杆细胞对光更为敏感,可以让我们在夜间和低光照条件下视物,但看不到颜色。而因为不同的视锥细胞分别对红、绿和蓝三种光敏感,它们可以让我们在亮光下看到各种颜色。这两种不同的光感受器的主要区别在于所含的特殊化学物质不同。视杆细胞中含有视紫红质,视锥细胞中则含有光视蛋白,这些化学物质都具有特殊的分子结构,使之能够吸收不同波长的光。蓝光可为视紫红质和感蓝光视蛋白所吸收;红光可为视紫红质和感红光视蛋白所吸收。紫红色光可为视紫红质、感蓝光视蛋白和感红光视蛋白所吸收,但不能为感绿光视蛋白所吸收,其余类推。一旦视杆细胞或视锥细胞吸收了光,它就向脑发送信号。脑再把来自上亿的光感受器的信号处理成单一连贯的画面。
  这一过程包含很多阶段,任一阶段发生问题,都可以引发视觉缺陷——有时是因为视网膜结构上出现了物理问题;有时是不能对光产生感知(比如说视紫红质或光视蛋白出了问题);有时是不能把信息传达给脑。以红色色盲为例,具有这种视觉缺陷的人没有感红视锥细胞,因此他们的眼睛完全不能吸收红色信号,也就无法把它传达给脑。人类视觉牵涉到吸收光的细胞和处理光信息的脑,脑在处理完信息之后,我们就可以对这些信息做出反应。那么,植物又如何呢?
精彩插图