达尔文的后花园（小实验如何撬动大理论）

作者简介

詹姆斯？T.科斯塔 詹姆斯？T.科斯塔是西卡罗莱纳大学生物学教授、高地生物站（Highlands Biological Station）执行主任，查尔斯？达尔文信托基金会（Charles Darwin Trust）信托人之一。现居北卡罗莱纳州的蓝岭山脉。

内容简介

第九章 狡黠而睿智的攀缘植物 藤本植物和其他攀缘植物总有其迷人之处。它们会给人带来截然相反的联想：在神话、隐喻和传说中，像葡萄和啤酒花之类的藤本植物一直都是发展、繁荣、丰饶的古老象征，可以说，藤本植物对泰山（Tarzan）或印第安纳?琼斯（Indiana Jones）等英雄人物的冒险活动起着重要作用。但更多的时候，我们又隐约发现攀缘植物有些邪恶，而我们对它们的迷恋则带着些许恐惧或警惕。我认为这种矛盾的心态至少源于两个方面：首先，倘若不加修剪，藤本植物很容易给人纠缠的印象。虚构的藤本植物似乎总带些险恶，从J.K.罗琳的恶魔之网到《龙与地下城》（Dungeons and Dragons）中的致命刺客藤均是如此。一些藤本植物乃传说中的绞杀植物，如欧洲的白屈菜（Cynan chum louiseae），它是通常被称为“狗绞杀藤”的乳草属植物。其他的则是真正的扼杀者（尽管它们祸害的是其他植物而非动物），如臭名昭著的日本葛藤。这种蔓藤豆科植物于20世纪40年代被引入美国东南部，用于在修建道路时稳定土壤。然而，这种植物极具侵略性，现在人们通常称其为“吃掉南方的藤本植物”（Vine that Ate the South）。其次，藤本植物的动作看起来十分阴险。这种像动物般凶险的植物会给人一种不安的感觉，即它们的试探具有目的性。要注意，因为它们会悄悄地生长和缠绕，它们慢腾腾的滑动可能是我们对其感到不安的第3个原因：它们就像蛇一样，唤起了令众人最（不公平地）恐惧和讨厌的动物形象。 达尔文对藤本植物并无这般负面的联想。相反，它们让众人感到不安的、神秘的动物类移动、触摸、探索和感知的能力引起了达尔文的好奇。藤本植物是另外一类有意志的植物种群，其感觉能力强化了它们与动物的基本关系，就像达尔文钟爱的茅膏菜和捕蝇草一样。达尔文邻居的园丁约翰?霍伍德（John Horwood，此人曾为达尔文的许多植物学实验提供帮助，还指导设计了达尔文的热温室）也是这样认为的。阿萨?格雷曾为达尔文邮寄过刺囊瓜（Echinocystis lobata）的种子，这种北美野生黄瓜是出色的攀缘植物，它们的卷须似乎总是想抓住周围的什么东西。在给胡克的一封信中，达尔文表示自己对这些卷须的敏感性十分惊叹，信中还提到了霍伍德，并且评价他是“我的邻居，一位十分聪明的园丁，昨晚他看到了我桌上的植物，并对我说：‘先生，我相信卷须长了眼睛，因为无论我将它放到哪里，它总能找到临近的棍棒。’”。 回到1861年年初，格雷将卷须带入达尔文的视线，那时达尔文正沉浸在茅膏菜带来的最初的兴奋之中。他们定然一直都在讨论茅膏菜裂叶的敏感性。在一封现已遗失的信件中，格雷显然提醒达尔文说自己曾经在1858年写过一篇题为《卷须缠绕评注》（Note on the Coiling of Tendrils）的文章。此文描述了刺果瓜（Sicyos angulatus）卷须的异常敏感性，即便轻轻一触也会卷曲，一小时内又会在空中重新舒展开。 达尔文暗自记下了这些信息，因为当时他正痴迷于茅膏菜、花朵的多态性和杂交等主题，而且还在努力写作那本关于兰花的著作。但一年后，他开始关注卷须，并在写给格雷的信中提到了后者的那篇文章。“我乐意用你的卷须植物做些实验，我想知道哪种卷须植物容易在花盆中栽培。”达尔文问道。向来乐于提供帮助的格雷在同月晚些时候回复了达尔文，他在信中笑谈北美“野草”如何被入侵物种击溃（这是达尔文关注的另一个话题），同时，格雷也提供了卷须植物的种子和栽培说明（他还顺带嘲笑了英国缺乏足够的温度和光照栽培这些植物）： 对了，说起野草，我夫人说她允许我们的野草向你们的低头。我们的野草是林地中谦逊的老弱病残，比不得入侵的、自命不凡的、专横的国外野草。但我寄给你的本国植物种子已被可恶的同类植物败坏——就我所知，后者是讨人厌和麻烦的刺果瓜。一并寄去的还有更为温顺的葫芦科刺囊瓜（种子更大些）。我观察了这些植物（尤其第一种）的卷须对触碰的缠绕反应。你可将种子直接撒入地里，它们会在春天潮湿的花园土壤中冒出来。我对它们的观察是在某个温暖的艳阳天。我怀疑你们英国是否有足够的温度和光照条件让它们感知和运动。 这年春天，达尔文试着让格雷寄来的种子在他新完工的温室中发芽，按照约翰?霍伍德的指导他在厨房花园墙边设计并建造了这个温室。霍伍德的雇主约翰?特恩布尔曾好心地将自家花园借给达尔文研究兰花。如今，拥有自己的温室后，达尔文可以常年栽种正在研究的植物和许多其他植物了。无论英国的光照是否充足，格雷寄给他的种子也仅有一颗刺囊瓜发了芽，刺果瓜则全军覆没。达尔文充分利用了手上仅存的这个样本：“我一直在观察它的卷须，并且对其敏感性十分感兴趣；这是你的一个十分漂亮的发现。”他在这年6月给格雷的信中如此写道。他还在信中透露了自己的发现：“我从别的角度观察这种植物，并且发现打头的嫩枝会不停歇地旋转，如此，卷须就能触碰到30~50厘米内的任何物体。如果我能澄清此种运动任何未知的环节，我可能会写信给你，看看是否合适发表在西利曼或别的什么地方。”“西利曼”指的是《美国科学与艺术杂志》（American Journal of Science and Arts），民间唤作“西利曼杂志”（Silliman’s journal）以纪念其创始人、耶鲁大学地质学家本杰明?西利曼（Benjamin Silliman）。 卷须嫩枝有规律的圆周运动立即吸引了达尔文的注意。还是在这个月，他写信给邱园的胡克咨询胡克本人或者丹尼尔?奥利弗是否注意过这种现象。观察了手上的刺囊瓜后，达尔文突然意识到最顶端叶片之间的茎秆也会缓缓旋转，以循着12~20英寸（约0.3~0.51米）的圆圈范围旋转1.5~2个小时。有时它会停住并朝相反的方向旋转。奇怪的是，茎秆似乎并未变得扭曲，但旋转动作却夜以继日地进行着。不停试探的嫩枝的旋转范围内如果存在坚实的物体，卷须就会立即抓住不放。难怪这种植物似乎长了眼睛。他问胡克这种缓慢旋转的搜寻行为是否已是众所周知。 胡克此前并未注意到这种现象，他立即开始跟风研究，并派了一些邱园的工作人员观察这种藤本植物。随后，达尔文致信胡克问他是否可以匀出一些藤本植物栽种到自家温室中，并在信中更为细致地描述了自己的观察报告。胡克鼓舞人心地说：“你对卷须的看法最为新奇，我很高兴你能继续研究它们——你一定是‘最棒的’观察者。”胡克也乐于从邱园寄给他一些藤本植物。达尔文新建的温室很快成为来自世界各地的大量藤本植物的乐园——他坐拥理想的便利条件，可从最大的植物收藏园中获益，而他的好朋友恰好又是助理主管。 事实证明，尽管胡克并不知晓卷须的圆周运动，但身在美国的格雷却观察到了这一点。7月，达尔文兴奋地致信格雷报告自己的发现，但却因为格雷回信说此种现象已是众所周知而灰心丧气。他还告诉格雷，自己并没找到任何与这个主题相关的已发表文献，而且胡克及其邱园的同事也并不知晓此种现象，格雷此时变得有些苛刻，并告诉达尔文：“说起卷须，我倒想问问谁是胡克，谁是奥利弗（后来成了大学教授），他们什么来头，我怎么从没听过？”稍显恼怒的格雷告诉达尔文，“所有人”都一定见过卷须在尚未触碰到物体前的一段时间内的横扫和盘卷运动。接着，格雷让达尔文重新阅读自己1858年那篇文章的卷首段落，此文最初激发了达尔文对这个主题的兴趣，他也会发现此文参考了雨果?冯?莫尔（Hugo von Mohl）的作品，早在19世纪20年代，这位德意志图宾根大学的植物学家就首次描述了卷须的圆周运动。格雷很早以前便鼓励同事将冯?莫尔的这本著作翻译为英文，他还半开玩笑地批评达尔文忽视了这本书：“多亏了我（1851年）唆使范沃尔斯特（Van Voorst）让亨弗里翻译了这本小书。尽管你说英语，但遇到这本书时，你也不会注意。”哎。但他鼓励达尔文不要放弃这个实验：“别放弃这个主题，你定会得出大量成果。” 原来，其他人也描述了藤本植物的旋转和扭曲现象：图宾根的另外一位植物学家路德维希?帕尔姆（Ludwig Palm）及法国人亨利?迪特罗谢（Henri Dutrochet），后者的描述可能最为详细。锐气尽失但仍确信自己能做出贡献的达尔文继续推进着自己的研究；他对藤本植物本身的兴趣超过了它们明显的感知能力。此外，在宁静的书房和温室中观察这些植物乃是对他那日益紧绷的神经的完美舒缓。1863年和1864年对达尔文而言有些难熬。《物种起源》于1861年出到了第3版，它仍像避雷针一样吸引了某些人的强烈批判，达尔文对那些刺耳的评论感到十分苦闷。写满各种问题、评论、批判、攻讦的信件洪水般源源不断地向他涌来，偶尔也会有个把祝贺。令他感到欣慰的是，赫胥黎、赖尔和格雷等朋友会代表他加入这场战斗——一场他无法忍受的战斗。达尔文那一直显得阴晴不定的顽疾在这几年中像涨潮般迅速发作，他几乎每日干呕且寒战不已。1863年9月的达尔文一直处于痛苦之中。在写给友人约翰?英尼斯牧师的信中，达尔文说自己每天从事植物学研究的时间仅有1~2小时。埃玛坚持全家去伍斯特郡的马尔文度假，达尔文也可在詹姆斯?史密斯?艾尔斯特（James Smith Ayerst）开设于此的水疗馆中得到治疗——他们最小的孩子贺拉斯（时年12岁）甚至也要和父亲一道接受“水疗，因为他同样有些消化不良。他们在当地待了几周，但疗效甚微；考虑到达尔文的女儿安妮1851年夭折于此，这里可能并非舒缓其神经的最佳地点。回到家以后，他尝试了不同的冷水疗法，但同样没有效果，此后，达尔文彻底放弃了水疗法。其间，达尔文经历了有生以来最糟糕的健康状况，他甚至还在1864年卧床疗养了几周。 一部有血有肉的巨匠生平，一段妙趣横生的发现之旅；看一部伟大的经典如何诞生，看一个伟大的理论如何成型 上一堂原汁原味的大师课，看达尔文如何一路打怪升级，逐章攻克难题 以18个简单的小实验提供沉浸式的体验方式，让读者用自己的感观捕捉科学的趣味