進來聽植物說話！最新Cell顛覆認知，首次發現植物也能發聲（美中報道）

在温室中捕捉番茄发声的实验装置（图片来源：OhadLewin-Epstein）

聽，這段聲音你耳熟嗎？有點像是戳破泡沫包裝的一個個小泡泡，又有點像爆米花在鍋裏依次崩開……但正如標題劇透的那樣，發出這段聲音的，其實是看似緘默不言的植物。

本周，《細胞》雜誌的一項研究揭開了這個被植物隱藏至今的秘密。受到壓力時，植物也會“說話”——它們產生的振動能通過空氣傳播，發出的音量甚至與人類說話相當。當然，由於頻率過高，這些超聲波無法被人耳直接聽見，上面這段音頻也是經過降頻處理的產物。但不少昆蟲，蝙蝠、老鼠等哺乳動物以及其他植物都能聽見植物的“呼喚”。

也許，就在我們的眼皮底下，這些生命不停地用聲音進行著關於生存與演化的秘密交流。

科學家已經觀察到，植物在受到壓力時，會表現出一系列變化：它們可以改變顏色與形態；還能釋放揮發性有機化合物，向周圍的同伴發出防禦信號。此外，還有研究檢測到植物也會產生振動。例如在乾旱壓力下，植物的木質部裏出現氣泡，氣泡破裂時就會引起振動。但這類振動似乎僅局限在植物內部，從沒有研究發現這些振動會通過空氣傳播，也就是形成被其他生物感知的聲音。

在最新研究中，由以色列特拉維夫大學演化生物學家Lilach Hadany博士領導的研究團隊結合實驗室觀測與人工智慧分析，對這一問題展開了探索。

研究團隊分別在安靜的隔音室和相對嘈雜的溫室中，使用麥克風對番茄和煙草植物可能發出的聲波進行記錄。為了盡可能提升結果的可信度，研究同時使用兩支麥克風進行記錄。它們被放置在距離植物10釐米的地方，可以記錄20-250千赫茲（KHz）的聲音——相比之下，人耳最高只能檢測到16KHz的聲音，因此實驗裝置可以在人耳力所不及的超聲波段進行探測。

研究團隊設置未受壓力的健康植物作為對照組，而實驗組的植物又被分為兩組，分別遭受不同的壓力：幾天不澆水的乾旱壓力，以及剪掉莖的生理損傷。

結果，麥克風記錄下植物能夠在20-100KHz的頻率範圍內通過空氣傳播聲音——正如開頭聽到的那樣，類似於爆裂聲或哢嗒聲。這也是首次有研究發現植物能自主發聲。

其中，壓力是促使植物發聲的主要因素。相比於無壓力的健康植物，在壓力下植物發出了明顯更多的聲音。壓力下的植物每小時會隨機發出30~50次這樣的聲音，相比之下，無壓力植物平均一小時也發不出一聲。“不受壓力的情況下，這些番茄非常安靜。”Hadany博士說。儘管麥克風距離植物只有10釐米，但結合麥克風記錄的聲壓以及動物的聽力閾值等因素，研究團隊計算出，這些聲音至少可以被3-5米外的動物聽見。

伴隨著壓力的變化，植物發聲頻率的變化也得到展現。例如，缺水的植物在明顯的乾旱之前就開始出聲，頻率在5天後達到峰值；隨後，植物逐漸乾枯，聲音也逐漸減少。而一旦具體到每小時的聲音頻率變化，我們會發現頻率與植物的蒸騰速率有關。

除了這兩種模式植物，研究還記錄下玉米、小麥、葡萄、仙人掌等其他植物在遭受壓力時，同樣會發出聲音。

在明確“聽”見植物發出的聲音後，接下來的問題自然是，這些聲音是如何發出的？它們僅僅是無意義的信號，還是蘊藏了能夠被其他動植物理解的資訊？

對於第一個問題，這項研究尚且無法給出確切的解答，但提出了潛在的機制：正如過往研究觀測到的那樣，這些哢嗒聲可能是植物的維管組織中氣泡形成後破裂所發出的。一個支持性的證據是，植物導管直徑更大時，其發聲的頻率較低。

而對於聲音所蘊含的資訊，這項研究也發現了一些線索。研究團隊訓練了一種機器學習演算法，對麥克風記錄的結果進行分析。結果，機器學習演算法能精准區分出乾旱植物、被剪切的植物以及健康植物所發出的聲音；同樣，來自番茄和煙草植物的聲音也能被辨別出來。

因此研究團隊猜想，對周圍的其他生物來說，這些聲音或許具有重要的生態和演化意義。例如對於與植物交互的動物，無論是想要吃掉植物的動物，還是打算在植物上產卵的飛蛾，有可能根據植物的聲音來判斷植物的健康狀態，從而指導自己的行為。此外，其他植物也有可能從聲音中獲益：就像是接收到揮發性化學信號一樣，植物或許也能從同伴的聲音信號中讀出潛在的危險，從而採取適應性舉措。當然，還需要有更多深入研究來驗證這些潛在的信號交流。

無論動植物界的秘密交流是怎樣的，這項最新發現在人類的農業生產中可是有著巨大的應用潛力。例如，人們可以借助演算法對植物進行“聽診”，從聲音中辨別出植物的乾旱等壓力資訊。以植物發聲為起點，一條通往精准農業的道路曙光初現。

“在這項研究中，我們解決了一個非常古老的爭論，證明了植物也可以傳播聲音，”Hadany博士說，“我們相信，只要有合適的工具，人類也可以利用這一資訊，例如通過感測器告訴種植者作物何時需要澆水。顯然，鮮花盛開的田園世界也可以是十分喧囂的，只是我們聽不見。”(原創 學術經緯)