1948年,物理学家弋柏和罗杰斯发明了光学全息术并提出了“全息”这一概念。那么全息到底指的是什么呢?从物理学角度来理解全息是很简单的,例如将一根磁棒折成几段,每个棒段的南北极特性依然不变,每个小段与它原来的整根棒全息。所谓“植物全息”,就是植物每个相对独立的部分,在化学组成模式上与整体相同,是整体的成比例的缩小。
在大自然中,植物的全息现象已从形态、生物化学和遗传学等多方面找到了论证的实例。
首先,植物形态上存在全息现象。仔细观察一下棕榈树的叶子的外形,你会发现,它与整棵树的外形完全一致,只是比例的大小不同而已。一个梨的外形与整棵果树的外形吻合。行叶脉的植物,它们都是从茎的基部或下部分枝,主茎基本无分枝;相反,叶脉为网状的植物,它们的分枝多呈网状。
在植物的生物化学组成上,也有明显的全息现象。例如,高粱叶上的氰酸分布形式与整个植株的分布形式相同。在整个植株上,上部的叶含氰酸较多,下部的叶含氰酸较少;在一张叶上,也是上部含量较多,下部含量较少。
有趣的是,当进行植物离体培养时,也可以发现了植物的全息现象。如将百合的鳞片经消毒用来离体培养,在鳞片基部较易诱导产生小鳞茎,即使把鳞片从上到下切成数段,同样小鳞茎的发生都是在每个离植段基部首先产生,且每段鳞片上诱导产生小鳞茎的数量,遵循由上至下逐渐增加的规律。这种诱导产生小鳞茎的特性与整株生芽特性相一致,呈全息对应的关系。在植物组织培养过程中,以大蒜的蒜瓣、矩叶菊、花叶芋和彩叶草等多种植物叶片为外植体,进行同样的试验观察时,都能见到这种全息现象。
现在,植物的全息规律已经广泛地运用在了农业生产上。长期以来,马铃薯的栽种习惯以块茎上的芽眼切下作为“种子”,但人们并没有考虑到块茎上芽眼之间的遗传差异,只是习惯使然。根据植物全息的原理证明,这些芽眼之间必定会有特性的区别。马铃薯在全株的下部结块茎,对于全息对应的块茎来说,它的下部芽眼结块茎的特性也一定较强。于是,为了证实上述的想法,科学家做了系统的试验。分别以“蛇皮粉”、“跃进”等5个马铃薯品种的块茎为材料,将它们的芽眼切成远基端芽眼和近基端芽眼两组,进行种植比较试验。实验结果,以远基端芽切块制种生产时,各个品种的产量均得到了增加,平均增产达19.2%。
农业上的全息现象给人们制造了财富,也给了人们很大的启示。既然马铃薯按照全息规律种植可以增产,那么小麦、水稻……它们的留种应该采用什么部位制种呢?这些有趣而具生产实践意义的全息课题,目前不少人正在试验观察中。不过,人们在长期的生产实践中,已经摸索出了一些生物全息规律,只不过未形成系统而已。例如,我国不少地区种植玉米的农民在留种时,习惯把玉米棒中间或偏下的籽粒留下作为种子,而把两端的籽粒去除,以此来确保玉米的丰收,这种玉米籽粒的留种方法就符合生物全息规律。因为玉米棒子是在植株的中间或偏下部分着生的,而作为植株对应全息的玉米棒,其中间或偏下着生的籽粒,在遗传上也一定有较强的优势。经试验,用这种方法制种,可以增产35.47%。
全息生物学观点的提出,虽然只有短短的几年,但已引起不少人的强烈兴趣,国内已先后4次召开全国性的学术会议,交流了各方面的研究信息,国外的有关学者对“全息生物学”的提出也给予极高的评价。目前,植物全息规律还等着人们去进一步挖掘,相信植物全息规律会给人们创造出一个美好的明天。
植物吃人事件趣谈
植物吃人的报道屡见不鲜,有的说在南美洲亚马逊河流域的原始森林中有吃人植物,也有的说在印度尼西亚的爪哇岛上有植物吃人。虽然这些报道对各种不同的吃人植物的形态、习性和地点方面做了详细的描述,但在所有的报道中,谁也没有拿出关于吃人植物的直接证据,即照片或标本,也没有确切地指出这种植物是哪一个科或哪一个属的。因此,许多植物学家对吃人植物是否存在的问题仍然表示怀疑。
吃人植物的最早报道来自于19世纪后半叶,有一位名叫卡尔·李奇的德国人在探险归来后说:“我在非洲的马达加斯加岛上,亲眼见到过一种能够吃人的树木,当地居民把它奉为神树,曾经有一位土著妇女因为违反了部族的戒律,被驱赶着爬上神树,结果树上8片带有硬刺的叶子把她紧紧包裹起来,几天后,树叶重新打开时只剩下一堆白骨。”于是,世界上存在吃人植物的消息便从此传开了。
这些没有任何事实依据的报道弄得人心惶惶,更使植物学家们困惑不已。为了证明吃人植物的存在与否,1971年,南美洲科学家组织了一支探险队,专程赴马达加斯加岛考察。他们在传闻有吃人树的地区进行了广泛的搜索,结果并没有发现这种可怕的植物,他们在那儿只是见到了许多能吃昆虫的猪笼草和一些蜇毛能刺痛人的荨麻类植物。这次考察的结果使学者们更增添了对吃人植物存在的真实性的怀疑。
1979年,英国一位研究食肉植物的权威——艾得里安·斯莱克在他刚刚出版的专著《食肉植物》中说:到目前为止,在学术界尚未发现有关吃人植物的正式记载和报道,就连著名的植物学巨著、德国人恩格勒主编的《植物自然分科志》以及世界性的《有花植物与蕨类植物辞典》中,也没有任何关于吃人树的描写。除此以外,英国著名生物学家华猪笼草莱士,在他走遍南洋群岛后所撰写的名著《马来群岛游记》中,记述了许多罕见的南洋热带植物,但也未曾提到过有吃人植物。因而绝大多数植物学家认同这样一种观点,世界上不存在吃人植物。
连植物学家们都没有找到有利的线索,那怎么会出现吃人植物的说法呢?艾得里安·斯莱克和其他一些学者认为,吃人植物最大的可能是有人根据食肉植物捕捉昆虫的特性,经过想象和夸张而产生的;当然也可能是根据某些未经核实的传说而误传的。根据现存资料显示,地球上确确实实存在着一类行为独特的食肉植物,它们分布在世界各国,共有500多种,其中最著名的有瓶子草、猪笼草和捕捉水下昆虫的狸藻等。
艾得里安·斯莱克在他的专著《食肉植物》中指出,这些食肉植物的叶子非常奇特,有的像瓶子,有的像小口袋或蚌壳,也有的叶子上长满腺毛,能分泌出各种酶来消化虫子体,它们通常捕食蚊蝇类的小虫子,但有时也能“吃”掉像蜻蜓一样的大昆虫。这些食肉植物大多数生长在经常被雨水冲洗和缺少矿物质的地带,由于这些地区的土壤呈酸性,缺乏氮素营养,因此植物根部的吸收作用不大,为了满足生存的需要,它们经历了漫长的演化过程,变成了一类能吃动物的植物。但是,艾得里安·斯莱克强调说,在迄今所知道的食肉植物中,还没有发现哪一种植物如同某些作品描述的那样:生有许多长长的枝条,行人如果不小心碰到这些枝条,枝条就会紧紧地缠绕行人,这时枝条上分泌出一种极黏的消化液,牢牢地把人黏住勒死,直到将人体中的营养吸收完为止。
吃人植物是否存在呢?现在任何人还不能下肯定的结论。有些学者们认为,在目前已发现的食肉植物中,捕食的对象仅仅是小小的昆虫而已,它们分泌出的消化液,对小虫子来说恐怕是汪洋大海,但对于人或较大的动物来说,简直微不足道,因此,很难使人相信地球上存在吃人植物的说法。但也有一些学者认为,虽然眼下还没有足够证据说明吃人植物的存在,可是不应该武断地加以彻底否定,因为科学家的足迹还没有踏遍全世界的每一个角落,也许,在某个沉寂的原始森林中,人类会有意想不到的发现。
无脊椎动物是动物界的重要组成部分,昆虫生理学的研究极其重要。在脊椎动物中,鱼类、两栖类、鸟类和哺乳类动物的生理学研究也同样具有非凡的意义。在发育生理学方面,哺乳动物的个体发育各阶段的生理特征的研究,除具有自身的价值外,对于理解人体发育进程中的生理变化也很有意义。
科学在不断发展,学科之间的界限已经越来越模糊。随着学科的相互渗透,生理学又分化出生物化学和生物物理学。由于近代生理学一开始就运用化学的和物理学的理论和技术进行研究,因而在生理学与生物化学和生物物理学之间要做出截然的划分是不可能的。
近代生理学不仅描述生命活动的表面现象,更要在整体观点下运用实验的方法探讨机体各部分的功能及其内在的联系。
生理学的实验可分为几个层次,也就是从不同的水平进行生理学的实验研究,这几个层次即:器官系统水平、细胞组织水平和亚细胞及分子水平。
迄今为止,大量的生理学研究集中于机体的器官系统水平,因为这在医学应用和生产实践上是最急需的基础知识。例如,血液循环生理包括血液运行和心脏、血管的功能;呼吸生理包括呼吸道和肺的功能以及气体在血液中的运输;消化生理包括消化管运动和消化液的分泌以及食物的消化和养料的吸收过程;排泄生理主要讨论肾脏的泌尿过程和输尿管、膀胱的排尿过程;内分泌生理讨论各种内分泌腺的功能;神经系统是机体各部分功能的调节机构,它一方面接受由各种感受器或感觉器官传来的信号而加以整合,另一方面对各种器官系统的活动进行调节和控制,从而使机体对体内外环境的变化做出有规律的反应。
关于细胞组织水平的研究,乃是探索各种组织细胞的生理特性和活动特征,如神经组织、肌肉组织、上皮组织和结缔组织的生理及其相互关系。这一水平的研究在生理学研究的历史上很早就受到了重视,研究成果为理解各器官系统的活动机制提供必需的基础知识。
关于亚细胞及分子水平的研究是近期才发展起来的。如关于细胞膜的物质转运的机制,神经和肌内细胞膜的电位变化及其与离子通透性改变的关系,各种肌肉的超微结构的功能及其与兴奋——收缩耦联的关系,各种激素的生物合成过程及其分泌和作用机制,中枢神经细胞的递质和神经激素的研究等。
以上三个层次的研究都属于分析性生理学的范围,这种分析性实验的结果对于近代生理学的发展起了重大作用。
在分析性研究发展的同时,生理学家还重视综合性生理学的研究,那就是探讨人类或动物如何适应环境的变化。生理学家对人和动物在各种自然环境中或人工模拟的环境中整体或某一部分的生理活动如何通过自身内部的调节,从而使机体与环境变化相适应进行研究。例如,19世纪的生理学家就已注意到人体和动物在安静情况下的能量代谢以及不同强度的运动或劳动和不同的营养物质对能量代谢的影响。又如高空、潜水对呼吸和心血管活动造成的影响,也是早期生理学家关注的焦点。
现代社会的工业和航天事业高度发展,高温、低温、航天失重时的生理变化的研究已经变得迫不及待了。此外,生理学家还将动物处于自然条件下,研究动物机体在健康、清醒的情况下各种消化液分泌的调节机制以及大脑活动的变化等。实验技术和生理测试手段在不断创新,生理学家将有可能在人体或动物不受创伤的条件下研究各种生理活动的变化规律。所有这些综合性或整体生理学的研究对于检验分析性生理研究的结果和解决人体生理学在实际应用中的问题,显得特别有意义,而分析性生理研究越深入细致,对于综合性生理研究结果的认识也越深刻全面。
现在,研究人体正常生命活动是主流,在这个主流上还应研究人体的异常生命活动的规律。这样生理学领域又派生出一个新的学科,即病理生理学。病理生理学的诞生为人类疾病的产生、发展和防治提供了理论依据。