植物有个性吗？这位植物学家正试图证明它们有 - 彭博社

插图：Shuhua Xiong for Bloomberg Green

加利福尼亚州马茅斯湖的瓦伦泰恩生态研究区位于海拔8000英尺的一座古火山的火山口中。这里没有围栏阻止游客进入这个占地156英亩的保护区，只有一个警告标志，告诉人们不允许擅自进入。大多数人甚至不知道该往哪里看；入口处是一片凌乱的松树林，没有任何小径穿过——与旁边的滑雪区相比，这并不吸引人。

但是在树篱的那一侧，土地升起，七月时，覆盖着冰冷的绿色草木和光滑的十字架。巨大的杰弗里松树，覆盖着锈橙色、香草味的鳞片状树皮，高于低矮的植物。玉米百合、淡粉色的波斯菊、白色的石楠兰、骡耳、紫杨、橙色的半寄生沙漠画笔从干燥、多石的地面上生长出来。两只小鹿，带着鹿角的小雄鹿，我走近时跳开了。蚱蜢也是如此。在地面上的戏剧之上，是西拉内华达山脉崎岖的山顶，尽管七月的阳光下，一些地方仍然覆盖着雪。

然后，有里克·卡班，俯身在一株草木灌木上，用镊子拔下微小的黑甲虫。

卡班是加利福尼亚大学戴维斯分校的教授，是植物信号和交流的主要研究者之一。他是一个身材瘦长的男人，姿势笔直，头发上有一撮白发，他递给我一把镊子和一个纸质的一品脱容器——用于装冰淇淋的那种——并告诉我开始收集这些虫子，他将在未来的实验中重复使用它们。（纸盖上有打孔的通风孔。）他昨晚把它们放在灌木上；它们是否还在那里将告诉他植物试图摆脱被感知的捕食者的程度。

但是甲壳虫也有捕食者。

“啊，瓢虫正在吃一个，”Karban说，瞬间对丢失的数据点感到失望。“啊，好吧。这就是现实生活！”

在过去的15年左右，由于植物遗传学的进展和对曾被视为边缘的植物研究的新开放态度，像Karban这样的植物学家发现植物产生并对复杂的化学信号做出反应。它们可以察觉到最微小的触摸。它们知道自己被云层或其他植物遮蔽，以及那些植物是否与它们有关。几种植物可以识别它们的基因亲属并重新排列它们的身体以避免与兄弟姐妹竞争。它们可以操纵捕食者为它们服务并在它们的根系之间传递电信号。一篇论文表明，一些植物可能进行算术除法以避免在夜晚饥饿时无法进行光合作用。至少有一种智利藤蔓似乎能够模仿最多四株附近植物的叶形态，包括叶脉图案和质地。

Karban的研究表明，从荒漠蒿飘出的化学物质可以被解释，甚至被附近的野生烟草所解释，当这种野生烟草开始受到破坏时，可以召唤捕食者来吃吃它上面的毛毛虫。他还发现荒漠蒿对来自它们基因亲属的提示更加敏感。

然而，他最新的实验涉及到一个行为方面，直到此时被认为是专门为人类保留的：个性。

插图：Shuhua Xiong for Bloomberg Green这样一个研究问题颠覆了过去100年植物生物学领域的认知，而且在很大程度上也颠覆了动物生物学的认知。在当代植物学中，同一物种内的个体植物被视为复制品。个体特征并不重要，只有群体的平均值才有意义。任何偏离趋势线的个体变异都被视为噪音。

然而，个性研究将这种噪音视为宝贵的数据，看到了传统植物学所看不到的行为谱系，只看到平均值和中位数。

可以肯定的是，这是对植物行为研究的边缘探索。卡班还没有发表任何相关研究成果，但他是一位备受尊敬的科学家，有着40年的科研经验，他对此领域的专注表明这种思想实验的时机已经到来。如果他的研究结果令人信服，那将具有巨大的影响——远远超出植物研究者微小的世界。

一棵鲁莽植物发出的求救信号意味着危险更有可能是真实的，值得调动宝贵资源做出回应

卡班想象植物个性的运作方式就像人类的行为一样——比如，在大流行病期间。“如果人们对洗手的态度存在差异，你可能会有一些人对卫生非常重视，在某些条件下”—比如我们现在生活的这种条件下—“他们可能比那些非常鲁莽的个体更具优势，”他说。但同样的特质并不总是获胜的策略。“在其他类型的条件下，成为那种人可能会被淘汰，”卡班说。过度关注卫生也与某些心理障碍有关；在人口层面上，它与过敏有关。

对环境的多样人类反应，可以说，使我们整体更具弹性。植物可能也是如此。“动物和植物显然是非常不同的，” Karban说。“但动物和植物面临类似的选择性压力。有东西想吃它们。它们需要找到食物，它们需要找到伴侣。如果我们对动物了解更多，而动物以某种特定方式解决了问题，我认为问一下并不是不合理：哦，我想知道植物是否也做了类似的事情。”

Karban的假设是解释个体植物反应差异的一种诱人的逻辑方式。根据他的模式，一棵大胆的植物发出的危险信号意味着危险更有可能是真实的，并值得调动宝贵资源作出回应。

但如果植物确实有个性，这将对植物研究的各个领域产生重大影响。植物生物学家可能会明白为什么某些个体比其他个体更能在虫害侵袭中生存。这也可能更清楚地说明气候变化对植物王国的影响。

Karban和他的团队发现，苦艾灌木植物之间的交流在生长季节初期效果最好，当植物在积极生长并且有最充足的水源时。随着干旱变得更加严重和更加普遍，植物可能无法有效地进行交流，结果可能会导致它们无法有效地自卫。

将这项研究推广到玉米和大豆等粮食作物，风险就变得更加明显。在北半球气候变暖的冬季将使农业害虫繁殖和进食更多。一项2018年的分析预测，在全球平均升温2摄氏度的情况下，昆虫将比现在多吃50%的小麦和30%的玉米。与此同时，由于热应激增加，作物产量可能会急剧下降。

气候变化将带来“我们从未考虑过的事情，我们和其他生物没有演化历史来处理这些事情，”Karban说。拥有各种不同的威胁应对方式可能会降低某种单一方式（无论是新的真菌还是一群蝗虫）一次性消灭整个种群的可能性。

在加州大学戴维斯分校的Karban办公室是一个小矩形空间，与一个大型开放式昆虫学实验室隔开，那里摆满了塑料盒子，里面装满了小小的死蝴蝶。一个植物学家在昆虫实验室里做什么？他耸耸肩。“我最初是研究蝉的，”他说。

蝉把它们的卵产在树上。幼虫孵化后，它们掉到地面，钻进树根，停留在那里17年，吸食树液。作为一名年轻的科学家，Karban研究了一些树如何在卵周围长出块瘤，试图在卵孵化之前将它们压死。这让他对植物自卫产生了兴趣。

在长时间研究菖蒲后，Karban对它们的困扰反应变化非常敏感，他说，这是个性的一个度量。有些可能天生胆小，一有轻微干扰就发出强烈信号，这种情况下，即使是它们的同类也可能不会做出任何自卫机制。但是当其他更具风险容忍度的个体发出困扰信号时，它们的同类可能会立即做出反应，释放挥发性化学物质，增强自身防御。

研究人员在是否愿意使用“植物智能”这样的语言上存在分歧，有些人认为这是荒谬的

2017年，蒙特利尔魁北克大学的行为生态学家夏琳·库什在给卡班发送电子邮件时建议他需要一个框架，一种方法来识别植物个体行为差异。库什已经为动物开发了一个方法。她在佛蒙特州和魁北克边境的树林里花费了数千小时研究花栗鼠的个性。当她控制性别、社会地位和年龄时，某些花栗鼠显然比其他花栗鼠更胆小，而且他们的整个生命都保持这种情况。

花栗鼠在感到痛苦时会发出特定的叫声。“有些家伙正在吃种子，一片叶子落在地上。他们恐慌并发出叫声，”库什说。那些是胆小的。 “有些家伙继续觅食。”

从进化的角度来看，人们可能会认为胆小的花栗鼠注定要失败，但库什发现情况并非如此。一个胆怯、不太具侵略性的花栗鼠可能会冒更少的风险，摄入更少的食物，每年生更少的孩子——比如，第一年后每年一个。但胆小也有其优点：更少的风险行为意味着更少被老鹰吞食的机会。因此，那只花栗鼠会活得更久并生更多的孩子。一个非常大胆的花栗鼠可能一年生三个孩子但会更早死去。最终，两只花栗鼠都有三个孩子。“基本上是等价的，”她说。

卡班和库什现在正在共同撰写一篇论文，他们期望这篇论文将定义植物个性研究，卡班计划在此之后发布一系列关于他对西部白薇个性的研究论文。他们希望这将最终使植物个性成为科学讨论的一个真实——即使不被接受的——部分。

这一点远非保证，然而。即使在植物学家中，像卡班在他的工作中试图以个体的方式看待植物的想法可能会引起争议。在1980年代，将个体倾向归因于动物甚至是大忌。唐纳德·格里芬是一位动物学家，他在1944年发现蝙蝠通过回声定位导航，他一生都在敦促科学家考虑动物主观性的问题。他看到蝙蝠有能力随着外部环境的变化而改变行为——这是智慧的标志。他主张应该合法地研究动物的思想和理性。他认为它们不能被视为有自主意识的个体，甚至可能有意识吗？

格里芬在1976年的一篇论文中甚至提出这个话题遭到了严厉批评。现在，仅仅四十年过去，谈论动物认知，研究个体动物的行为或将个性归因给它们并不是异端邪说。无论研究人员看到哪里，动物的内心生活似乎比我们以往认为的要丰富得多。

为植物做同样努力的研究已经在植物学领域引发了一场战争。研究人员在是否愿意使用“植物智能”这样的语言之间存在分歧；毕竟，还没有发现任何植物大脑。这场战争在植物学期刊上展开：研究人员撰写色彩丰富的回应论文，只有正式科学论述的约束才能控制他们的激烈言辞。卡班不愿意把自己置于任何一方。但他知道，提出“植物个性”这样的术语必然会激起反对植物智能一方的激情。对于任何从事植物研究的人来说，这是该领域的高潮。

根据Karban的工作如何被接受以及其他人最终能否复制它（这是新想法在科学中获得有效性的关键步骤），它可能成为我们理解和与植物世界互动方式发生根本变化的一部分。1840年，当一位名为Justus von Liebig男爵的德国化学家发表了一篇详细解释植物生长所需的三个主要元素的专著时，这使得土壤肥力不再神秘，这个问题长期以来一直是一个谜。几十年后，这三个元素——氮、磷和钾——成为现代合成肥料革命的基础，永久改变了农业实践。

然而，自那时起，我们已经了解到植物健康要复杂得多，而且对合成肥料的无情使用实际上可能对生态系统和土壤肥力造成不可磨灭的伤害。最近，新的复杂性层面开始受到关注，涉及无数微生物和真菌之间的种间关系。

植物个性可能是这种复杂性的另一个层面。目前，植物对害虫的反应存在个体差异这一现象大多是无法解释的，就像土壤肥力的基础曾经一样。了解并非所有植物都相同——以及它们之间的差异方式——可能为研究人员提供了解植物独特行为的途径，并可能导致更具韧性的农业作物的开发。

然而，尊重这种个体差异将是一个更大的挑战。自19世纪中叶以来，农业研究人员一直警告单一作物种植（在大片土地上种植单一品种的作物）的危险，当时一种名为马铃薯晚疫病的微生物对当时爱尔兰的主食作物爱尔兰马铃薯造成了特别致命的影响。马铃薯收成的毁灭导致了大规模的饥荒和大约100万人死亡。然而，多亏了现代农业的经济学，它将产量视为最重要的，世界许多主要食物仍在广阔的未区分的田地中种植。正如Karban和Couchoux的初步发现所说明的那样，野生种群依赖于温顺和大胆的植物来生存。

“认为他们更喜欢古典音乐而不是摇滚是荒谬的，但他们对声学很敏感”

回到猛犸湖，现在完全躺在干燥的砾石尘土中，穿着尼龙卡其裤，以获得昆虫视角，卡班正在数甲虫。他松软的野外帽从他埋在其中的白蜡树丛中探出头来。

当我坐在附近的地面上时，我吸入了白蜡树特有的薄荷气味，这种气味草本而略带辛辣。这些是植物释放的许多挥发性化学物质的芳香——它们对刺激的响应，其他白蜡树可以窃听并做出回应。卡班认为，这可能是它们的“表达”或“安静”的版本，如果我们只能学会如何倾听。

提出一个有说服力的论点，即植物个性存在并且应该进一步研究，然后或许开发一个衡量它的系统，这将是一项重大成就。就像在人类中一样，心智是通过推断（一个人的行为）而不是神经机制来研究的，卡班正在寻找行为模式。“我非常喜欢使用几十年心理学所学到的东西——他们的方法——并问问它们是否适用于植物，”他说。“在某些情况下，不适用，这也没关系。”

但他发现一种方法特别引人注目。它将行为分为两个过程。第一个是判断，或者对原始信息的感知；第二个是决策，或者“权衡你可能采取的不同行动的成本和收益，然后采取行动。”他说，“这完全适用于植物。”不同植物如何权衡捕食者的威胁，然后采取行动对抗它们——比如，使自己在化学上不具吸引力，或者像烟草一样，化学地召唤会吃掉正在吃它们的东西的捕食者——可能是个体个性的一个强烈信号。

我问卡班他的工作是否改变了他对植物的看法。“我想是的，”他说。“我从小就认为植物几乎没有生命。现在我对它们所能做的事情感到非常惊讶。”

当我们走出野外调查点时，我们从干燥的月球表面下降到一个有溪流流过的阴凉峡谷。一切都是深绿色的。卡班指出了一株野生的虎百合，一株牛蓼。他发现了一丛黄色的喙状猴面花。“你可以用一根草叶来欺骗它们，”他说。“当它们认为自己被授粉时，花柱就会闭合。如果是真正的花粉，它会保持闭合。就像是‘好的，我得到我想要的了’。如果你用一根草叶来欺骗它们，它会闭合，但大约半个小时后它会意识到‘哦，这不对’，然后重新打开。”

我们继续前行。颤栗白杨，勿忘我，桤木。

“人们问我：植物感受到疼痛吗？”但卡班说，这个问题没有抓住重点。“植物知道它们正在被吃掉。它们可能以一种与我们截然不同的方式经历这一过程。它们非常了解自己的环境，它们是非常敏感的生物。而它们关心的事情与我们关心的事情非常不同，”他说。“它们知道当我俯身在它们上方投下阴影。认为它们更喜欢古典音乐而不是摇滚是荒谬的，”他说，提到了错误的新时代观念，即植物喜欢音乐，“但它们对声学很敏感。”

“我非常尊重它们，作为——我不知道‘有意识’是否是正确的词，但作为非常敏感的生物。只是与植物一起工作，看到它们的反应。这对我来说是最近10年左右的新事物。这些事实对我来说并不新鲜，但世界观的改变是。”我想知道，为什么在过去的30年里，只有在最近的十年里才有这种改变？“我是一个变化缓慢的人，”他说。