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植物根系电双趋性行为的意外发现过程

已有 1073 次阅读 2025-11-5 17:20 |个人分类:论文交流|系统分类:论文交流

    简单记录一下植物根系电双趋性行为的意外发现过程吧。

     《隐藏的动力:生物在自然界中的价值》一书自出版以来,一直有读者质疑书中所述能流进化思想的真实性和合理性,主要是因为缺乏实验证明。其实在能流进化论的创作过程中,我也一直在思考如何验证,但一直没找到突破口,总觉得无从下手。

直到一次无意中想到,生物是在介导能量供体(食物)中的能量(电子)向能量受体(氧化物)中流动时,从中获取能量维持生命状态,也就意味着可以演化为生命体的非生命系统需要具有对能量供体和能量受体先天的趋向性,因为只有具有这个能力,才能找到其能量供体和能量受体,也才能从中获取能量。进一步来讲,生命体也应该具有对能量供体和能量受体先天的趋向性,如果能证明生物真的存在这种对能量供体和能量受体的双趋行为,那就说明能流进化论这一观点是可靠的。

由于植物向性行为(如向光性、向水性、向肥性等)的普遍性,我就决定用植物作为模式生物。在具体植物的选择上,我之所以选择小麦,是考虑到胚芽鞘可能比较容易呈现趋电性,因为光和电具有相似的地方,胚芽鞘对光敏感,有可能对电也比较敏感,小麦的胚芽鞘相对水稻而言更大,相对更容易操作。

由于能量供体的共性是提供电子,能量受体的共性是接收电子,所以我决定用电极板作为能量供体和能量受体。为了实验更好操作,我选择水培,就是将种子放置漂在水面上的海绵上,在水槽两端放两块铁片作为电极板,利用电泳仪提供电压。

由于实验条件有限,该实验本身也是一种探索性的实验,我就在水槽中直接加入自来水。用很多电处理条件培养几次后,并没有发现胚芽鞘有向阳极板或阴极板弯曲的迹象,但却发现当电压大于5V时,所有的根都向阳极生长。由于根的趋电性早有报道,所以也没太过于关注这个结果。在整个实验探索了大半年后,始终没有发现胚芽鞘的电双趋性行为,就想着,还是研究一下根的趋电性吧,能有一个结果总比没有好,尽管意义不大。

探索阶段用自来水,正式做实验就不能这么随便了,我就把自来水换成蒸馏水,结果发现,本来应该向阳极生长的根却全部向阴极生长了,当时非常的懵。同一个实验重复的好几次之后,依然是向阴极生长。

为了查找实验结果异常原因,我又把蒸馏水再换成自来水,结果根又向阳极生长。重复了几次,依然是这个结果。鉴于此,问题就是出在水里了,那么,自来水中的什么东西影响了根的生长方向呢?

由于实验条件有限,前期是用普通的铁片作为电极,我也观察到一个现象,自来水作为培养基质时,电极板会发生电解,溶液中会有黄色的铁离子,同时电极板会被氧化,而用蒸馏水就不会,所以可能在两种水中的电流不同。于是就买了个万能表测了一下,结果发现在相同电压条件下,两种培养环境中的电流真不同,莫笑,当时真没想到自来水和蒸馏水的导电性相差这么大。

接下来就是用自来水和蒸馏水来调不同导电性的培养液,看根在不同电流情况下的电趋向性。这个过程也试过用植物营养液来调导电性,但是随着实验时间的延长,植物营养液调制的培养液的导电性变化很大,没有自来水稳定,所以后面的实验就改用自来水了。实验过程也试过用磷酸缓冲液和电泳缓冲液TAE调培养液,结果发现这两种溶液对种子有毒害作用,种子直接不萌发。

这又引出新的问题了,为什么根在不同的电环境条件下会呈现不同的趋向性?这个问题我思考了近1年,因为以前没有关于生物电双趋性行为的报道,我曾想过用能流进化论来解释,可是这本书都没有发行,这个观点也只局限于读过这本书的人。。。。。。

又经过一段时间的思考,突然意识到,这个结果不恰好证实了书中的观点吗。以后就是文章中故事了。

有一点感想是,幸亏这个实验是我自己做,如果让学生去做,学生大概率将目光盯在胚芽鞘上,最后以实验失败告终,根的双向趋电行为就发现不了了。。。。。



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2 张学文 王涛

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