听起来像是《指环王》里的小说敌人开始攻击一棵树。树把它挡开，并发出警告信息。附近的树木也建立了自己的防御。森林得救了。

　　但你不需要J.R.R.托尔金(J.R.R. Tolkien)笔下的魔法Ent来变出这一幕。一项新的研究解释了地球上真正的树木是如何相互沟通和警告危险的。

　　研究发现，受伤的植物会释放出某种化合物，这种化合物可以渗透到健康植物的内部组织中，并激活细胞内的防御系统。对这一机制的更好理解可以让科学家和农民在昆虫袭击或干旱发生之前就帮助植物加强防御。

　　这项研究的资深作者丰田雅津(Masatsugu Toyota)说，这项研究标志着研究人员首次能够“可视化植物与植物之间的交流”。该研究于周二发表在《自然通讯》(Nature Communications)上。“我们可能会劫持这个系统，通知整个植物激活不同的应激反应，以应对未来的威胁或环境威胁，比如干旱。”

　　“会说话”的树的想法在20世纪80年代开始生根发芽。两位生态学家在柳树和桤木的树枝上放了数百只毛毛虫和蜘蛛网，观察树木的反应。他们发现被攻击的树木开始产生化学物质，使它们的叶子变得没有食欲和难以消化，以阻止昆虫。

　　但更奇怪的是，科学家们发现，同一物种的健康树木，位于30或40米之外，与受损树木没有根部连接，也会产生同样的化学防御，以抵御昆虫的入侵。当时的另一对科学家在研究受损的糖枫树和杨树时也发现了类似的结果。

　　这些早期的研究团队有了一个初步的想法:树木通过空气向彼此发送化学信号，这就是今天所说的植物窃听。在过去的四十年里，科学家们已经在30多种植物物种中观察到这种细胞间的交流，包括利马豆、烟草、番茄、鼠尾草和芥菜科的开花植物。但直到现在，还没有人知道哪些化合物是重要的，以及它们是如何被感知的。

　　“在这个领域存在这样的争议，”没有参与这项研究的植物生态学家安德烈·凯斯勒(andr

　　Kessler)说。“首先，这些化合物一般是如何被植物吸收的，然后它们如何能够改变植物的新陈代谢，以响应感知它们。”

　　凯斯勒说，这项研究有助于回答一些长期存在的问题。

　　植物显然没有耳朵和眼睛，但过去的研究表明，它们通过释放一种我们能闻到的挥发性有机化合物来与周围环境交流。但是，就像人能说很多单词一样，植物也能产生一系列这些化合物，用于不同的目的。有些是用来吸引传粉者或防御捕食者。

　　然而，当植物受到伤害时，其中一类化合物会被释放出来:绿叶挥发物。顾名思义，几乎每一种有叶子的绿色植物都会释放出这种物质，当植物遭受物理损伤时就会产生这种物质。这种化合物的一个例子是新割的草释放出的气味。

　　在这项新的研究中，丰田和他的同事们用手把叶子压碎，并把毛毛虫放在拟南芥、芥菜或番茄上，以触发各种绿叶挥发物的排放。然后，他们将个别的烟雾传播到健康的植物上，看看植物是否会做出反应。

　　为了追踪健康植物的反应，研究小组对植物进行了基因改造，使钙离子在单个细胞内被激活时会发出荧光。钙信号对包括人类在内的地球上大多数生物的细胞功能都很重要。当电信号被发送到我们的运动神经元时，离子通道打开并允许钙涌入其中。钙的增加可以触发神经递质释放，从而导致肌肉细胞的肌肉收缩。

　　丰田说，钙信号在植物中起着类似的作用。根据植物的不同，它可以触发关闭叶子或消化昆虫的信息。

　　在测试了许多绿叶挥发物后，研究小组发现只有两种似乎能增加细胞内的钙离子。此外，他们发现钙信号首先在形成植物叶孔或气孔的保护细胞中增加——这是一个重要的发现，因为它表明这些化合物被植物的内部组织吸收了。

　　康奈尔大学教授凯斯勒说:“它们不能轻易地渗透到植物表面。”“它们必须通过气孔，让植物真正吸入二氧化碳，呼出氧气进行光合作用。”

　　丰田说，钙信号就像一个开关，打开了工厂的防御反应。在信号增加后，研究小组发现植物增加了某些保护基因表达的产生。例如，丰田表示，这种植物可能会开始生产某些蛋白质，以抑制昆虫咀嚼它们，从而使昆虫腹泻。

　　丰田说:“如果植物有很多这样的基因，它们现在对食草昆虫的抵抗力很强。”

　　有了这一新的认识，研究人员说，植物可以在威胁和压力发生之前就对它们产生免疫——相当于给植物注射了疫苗。凯斯勒说，例如，将健康的植物暴露在昆虫肆虐的植物或相关的绿叶挥发物中，可以增强它们的基因防御能力，因此农民使用较少的杀虫剂。这一发现还有助于使植物在干旱期间更有弹性，向植物发出保留更多水分的信号。

　　凯斯勒说:“如果你让一株植物在其生命早期遭受干旱，它实际上会比没有遭受干旱的植物更好地应对干旱。”“这也是植物新陈代谢完全改变的结果。”

　　丰田表示，这项研究为未来的研究埋下了许多种子。例如，研究人员“不知道”为什么只有两种特定的绿叶挥发物可以进入气孔并触发钙信号。下一步是鉴定植物中的各种受体，这些受体可能对这两种化合物的化学结构有特异性。

　　为了应对昆虫的攻击，植物还可以根据以其为食的食草动物的种类产生特定的反应，这是凯斯勒正在进一步研究的令人印象深刻的行为。

　　凯斯勒说:“如果植物能够做出适应性反应……这就是智能的定义。”“如果你了解这些事情以及植物是如何做到的，它会让你进入一个质疑我们如何理解世界的层面。”