《植物的战斗》 田牧歌解读
《植物的战斗》| 田牧歌解读
你好，欢迎每天听本书，今天为你解读的书是《植物的战斗》。
假如有人问，地球上最成功的生命是什么？恐怕很少会有人回答“植物”。不过如果从太空中望去，覆盖陆地的大面积绿色或许可以给我们一个视角：最成功的生命不是细菌、真菌，不是飞禽走兽，也不是自诩为万物之灵的人类，而是为地球带来勃勃生机的植物。
关于植物的一组数据能印证这种判断：在地球所有生物的总质量中，植物占据了约82%，微生物、藻类和真菌约占17%，剩下不足的1%才是人类和各种动物。植物每年吸收的二氧化碳总量高达7000亿吨，能合成5000亿吨有机物，储存超过7亿亿千焦能量，大约相当于240000个三峡水电站每年的发电量。作为生态系统中最重要的生产者，植物以一己之力，承包了地球生命绝大部分的能量需求。如果把植物的演化看成一次创业的话，那这段创业史不可谓不成功。
但伟大征程从不会一帆风顺，植物的创业史同样由无数场斗争拼凑而成。它们必须与环境搏斗，才能不断扩张领地；必须与其他物种斗争，才能占得先机。而也正是在误打误撞之间，植物与人类实现了互相成就：植物成就了人类文明，人类成就了农作物的广泛普及。今天这本《植物的战斗》，介绍的就是这场精彩的植物创业史、战斗史。
本书作者是著名科普作家、新媒体科普人汪诘，他是科普大V，也是科幻小说作家，曾获文津图书奖、百花文学奖等多个奖项。同时，汪诘还是“科学有故事”科普团队的发起者和领头人，他的团队中集合了各个领域的科普达人，他们一起充实每篇文章的内容，打磨每个故事的文字。这本书也是他们团队的共同作品。
那么接下来，我就通过三个部分带你了解植物的创业史。首先，让我们从远古时期讲起，聊聊植物是如何不断适应环境，扩张生存领地的。接下来再谈谈，植物是如何与其他生物斗智斗勇，不断增强生存竞争力的。最后我们再看看，植物是如何在误打误撞之间，与人类互相成就的。
好，让我们先讨论第一个问题，植物是如何不断适应环境，扩张生存领地的。
大约16亿年前，植物首次出现在了地球上。当时的远古地球环境原始恶劣，生命只零星分布在海洋之中，陆地则是一片荒芜。这种开局看起来好像很艰苦，但对植物来说，这恰好是一片“创业”的蓝海。
面对生存挑战，植物的核心竞争力是光合作用。生命的一切活动都需要能量，只有获得足够多的能量，才能谈得上生存和繁衍。那什么是最源源不断的能量源泉呢？很明显，就是我们头顶那颗太阳。如果能从阳光中获得生命所需的能量，那就相当于找到了生存的“铁饭碗”。可是，植物是怎样端上这只饭碗的呢？
我们知道，绿色植物可以通过细胞里的叶绿体进行光合作用，但光合作用其实不是植物的原创本领，而是来自植物的“最佳合伙人”——蓝细菌。是蓝细菌带着光合作用的技术“入股”了植物这家公司，才成就了植物的今天。那这一切是怎么发生的呢？
植物的每个细胞的细胞核里，都有一套完整的基因，细胞正是在基因的指导下进行着各项生理活动。除了细胞核以外，植物细胞里还有很多细胞器，类似于动物体内的各个器官，每个细胞器都有自己的职责分工。在所有细胞器里，叶绿体显得很与众不同，因为叶绿体内部还有一套独属于自己的基因，这些基因和细胞核里的基因完全不一样。
为了解释这个现象，学界进行了长时间的探索。作者汪诘告诉我们，目前比较公认的一个假说是，叶绿体原本是能进行光合作用的蓝细菌。蓝细菌诞生于大约35亿年前，是第一种、也是当时唯一一种掌握光合作用本领的生物。植物的祖先正是碰巧将一个蓝细菌吞进体内，并将之转化成叶绿体这个细胞器，才意外地获得了光合作用这项本领。从这个角度看，蓝细菌堪称生命史上的“最佳合伙人”。打仗讲究“兵马未动，粮草先行”，光合作用解决了“粮草”的问题。在这项核心竞争力的加持下，植物才能适应严酷的早期地球环境，并逐步开始自己扩张的步伐。
在扩张期间，植物最关键的一步就是登上陆地，但这一步来得并不轻松。生命起源于海洋，陆地原本没有任何生命存在，最早迈出登陆第一步的是地衣。在大多数人眼里，地衣是一类个子矮小、生长在潮湿环境里的绿色植物。但其实，地衣根本就不是植物，它本质上是一类蓝细菌和真菌的共生体。
大约在4亿年前，随着海洋潮水的涨落，每天都有大量蓝细菌在陆地的岸边搁浅。当时地表的紫外线辐射很强，蓝细菌很难独自生存下去。然而真菌拥有比较厚的细胞壁，能抵抗紫外线的照射，所以真菌就和蓝细菌一拍即合，形成共生关系。蓝细菌通过光合作用为真菌提供养分，真菌则把蓝细菌包裹起来，为其提供庇护：最早的登陆生物地衣由此形成。
然而，地衣没能保住自己的先发优势，反而是让植物后来居上，成为陆地上最重要的生产者。那植物是如何在与地衣的竞争中获得优势的呢？作者提出，这都得归功于植物5次里程碑式的创新迭代。
第一次创新是茎叶分化。如今的高等植物都有茎和叶子，这样的结构可以让植物捕获更多的阳光，从而获得额外的生存优势。最先尝试登陆的植物是藻类，当一部分藻类演化出像模像样的茎叶结构后，它们就不用一直泡在水里了，只需要撑到下次水位上涨，藻类就能继续存活。但此时，藻类的繁殖过程还离不开水。因为只有在水里，藻类的精子才能游动，从而与卵细胞结合。
植物彻底脱离水体生存，要归功于它的第二和第三次创新，分别是形成孢子囊，以及形成遇水可爆裂的精子囊。孢子囊的出现，让藻类每次都能将数以百计的孢子储存其中，这大大提升了藻类后代的数量，让它能实现快速繁殖。而遇水可爆裂的精子囊，让藻类仅凭雨水，就能把精子溅射到卵子附近。这样一来，就算不浸泡在水里，藻类也能进行繁殖了。这两个创新的意义重大，它标志着植物终于可以离开水体生存，向陆地深处迈进了。
这时候的藻类已经不能再叫藻类了，它们有了一个新的名字——苔藓。原始苔藓可以脱离水体生存，但做得还不够。因为和耐旱的地衣比起来，它们不善于保持水分，所以只能在背阴的角落和缝隙里生存。后来，第四次和第五次创新带来了改变，苔藓演化出了超强的储水细胞，能够大量储存水分，另外还演化出了超级休眠能力，能在遇到严酷环境时暂时休眠，等到环境适宜时再复苏。从此，苔藓对环境的适应能力大大提高。
在五大创新的加持下，苔藓像开了挂一样加速发展，迅速遍布了每一块陆地。就算是在草木繁盛的今天，苔藓依然是仅次于被子植物的第二大陆生植物类群。更重要的是，被子植物也是从苔藓中分化出来的。
当然，这些创新只能说是帮助植物走上了陆地，还远谈不上征服。而真正帮助植物征服陆地的，是植物的另一大本领，那就是从三维空间中获取能量。
植物不会动，所以经常被人看成一种低等生物；相比之下，能移动的动物就显得高级得多。其实这种看法只是基于人类视角的一种偏见。细菌也能主动移动，但远比动植物要原始，所以移动能力不能和高低贵贱画上等号。进化论告诉我们，一个物种是什么样子的，一定有它自己的道理。植物放弃了移动的能力，获得的其实是更高水平的能量获取效率。
比方说一棵榕树，它的根系深深扎入土壤，枝干高高举向天空，光是自身的投影面积就能达到上万平方米。再加上叶片可以层层叠叠地生长，所以榕树能从一个相当广阔的三维立体空间中获取能量。相比之下，动物虽然可以移动，但其只能从一维或二维空间中获得能量，效率反而远不如植物。从三维空间中获得能量的本领，与光合作用相搭配，让植物可以尽可能多地汲取阳光中的能量，并注入整个生态系统中。所以，植物扩张到哪里，就能将生机带到哪里。
如果说植物“创业”的第一阶段是扩张地盘的话，那在站稳脚跟之后，摆在植物面前的仍是一场激烈的竞争。植物必须不断战胜各路对手，才能稳定在生态圈中的地位。那第二部分就让我们一起聊聊，植物是如何与其他生物斗争，不断增强生存能力的。
植物与其他生物的斗争方式五花八门，有合作、有利用、有借力，也有欺骗，目的无非是为了更好地生存和繁衍。让我们先从生存讲起。植物要想生存，就必须获得足够多的营养物质来建构自身。以构成蛋白质的核心元素氮为例，绝大多数植物都能从土壤中获得氮元素，但并不是所有土壤都足够肥沃。当土壤中的氮元素无法满足植物需求时，植物就得各显神通，自己想办法了。
我们都知道，牛肉富含蛋白质，其蛋白质含量可达20%，鸡蛋的蛋白质含量也很高，达到12%。不过，蛋白质含量最高的食物其实是大豆。大豆的蛋白质含量接近40%，在所有食物中遥遥领先。和大豆一样同属豆科植物的紫苜蓿，蛋白质含量也超过20%。如今全球约有18000种豆科植物，是被子植物中数量第三多的类群，可见豆科植物在生存上非常成功。那它们的成功秘诀是什么呢？
答案是：豆科植物非常擅长与根瘤菌合作，从空气中吸收氮元素。氮气占空气总量的78%以上，所以自然界中其实不缺乏氮。然而氮气的化学性质很稳定，所以植物没法直接吸收空气中的氮气。不过，有一类叫作根瘤菌的细菌，却可以把氮气里的氮元素固定下来。当根瘤菌独自生存时，它们并不能固定氮元素。但是，当根瘤菌寄生在豆科植物的根系里，并形成根瘤时，固氮过程就能够进行了。
那我们该如何看待豆科植物与根瘤菌之间的关系呢？首先，这是一种合作关系。豆科植物会为根瘤菌提供一个相对舒适的环境，并且提供固氮所需要的大量能量；根瘤菌则会为豆科植物提供氮元素，保证植物的茁壮生长。但这个合作其实并不平等。研究人员发现，豆科植物把握住了全部的主导权，一旦不再缺乏氮元素，就会释放一种细胞分裂素，抑制根瘤菌的增殖，同时毫不犹豫地抛弃部分根瘤。也就是说，是否让根瘤菌借宿，全凭植物自己说了算。所以从这个角度来看，豆科植物与根瘤菌之间也是一种不公平的利用关系。
当然，植物获得氮元素的方式可不止这一种。据统计，自然界中有600多种食肉植物，这些植物会通过捕食昆虫等小型动物来补充氮元素。比如，南方的朋友可能见过茅膏菜，它就是一种食肉植物。茅膏菜的叶子呈圆形，叶片边缘长着许多可以分泌黏液的腺毛。当昆虫落到叶面时，就会被黏住，同时叶片弯曲，把昆虫紧紧地压在叶片里面。等昆虫被消化，体内的营养物质被植物吸收后，叶片才会恢复原来的样子。
从亲缘关系上看，食肉植物并非都是亲戚。科学家分析，食肉植物至少经历了7次独立的进化。可见，如果有必要的话，植物是不介意用其他生物来喂饱自己的。有时，植物甚至不会放过同类，其中代表就是寄生植物。
对绝大多数植物来说，它们都会老老实实地通过光合作用获得能量，通过根部吸收水和养分。但并不是所有植物都会进行光合作用。有些植物在演化过程中，主动放弃了光合作用的能力，选择直接从其他植物身上获得能量和养分。比如菟丝子，它没有根系，也不能进行光合作用，而是会长出一种叫作吸器的结构。吸器会刺破其他植物的表皮细胞，深入其内部直接吸收养分。
虽然这种获取养分的方式非常直接，但能获取的能量总量却很有限。所以，像菟丝子这种寄生植物，体型往往比较纤细瘦弱。而且为了节约生长枝干所需的能量，包括菟丝子在内的很多植物，还演化出了攀爬的本领。这些植物被统称为爬藤植物。爬藤植物不能独自直立，必须借助别的植物或自然环境才能向上攀爬生长。它和寄生植物的范围有重合，但不完全一致。比如，菟丝子既是爬藤植物也是寄生植物，而爬山虎只是爬藤植物，并不通过寄生的方式存活。
爬藤植物的一大特点是，它们的茎一般都很纤细，但生长却往往很大。比如，一株牵牛花的茎可能只有手指那么粗，却可以爬满一棵几米高的大树。这是因为它们借助了其他物体来支撑自己，省去了大量木质素的合成，从而大幅降低了自身的能量消耗。就像一句话说的那样，有便宜干嘛不占呢？
植物与其他生物的斗争，有时是为了生存，有时则是为了繁衍。
绝大多数植物都通过有性生殖的方式繁衍后代，为此它们需要把花粉传递到花柱上。但还是那句话，植物不能移动，所以授粉工作有时就需要借他人之手完成。兰花科植物就是这方面的高手，它们能通过多种方式，让昆虫心甘情愿地为自己授粉。
有的兰花会通过“模仿秀”吸引昆虫。比如，蜜蜂兰的花朵形状酷似雌蜂，可以吸引雄蜂前来授粉。有人发现，这些蜜蜂兰对雄蜂的吸引力，甚至比雌蜂还要强，堪称做到了以假乱真。有的兰花会通过伪装成食物来吸引昆虫，比如模拟出苍蝇、甲虫等食腐类昆虫喜欢的恶臭味道，甚至在叶片和花瓣上长出一些又长又密的细毛，营造出一幅腐烂的景象，从而让这些昆虫蠢蠢欲动。有些兰花甚至会模仿更有吸引力的其他植物。比如，南美洲有一种金尾虎花，其蜜腺会分泌昆虫喜爱的油脂；而与金尾虎花一起生存的十几种兰花，都能模仿金尾虎花的形态，却不为昆虫分泌任何油脂，可以说是在欺骗这条路上，一条路走到了黑。
授粉完成还不算结束。为了更好地为后代谋条生路，植物还需要借其他动物之手来传播种子。今天很多人在吃饭时无辣不欢，但你可能不知道的是，辣味正是植物为传播种子而发明的一大策略。辣其实不是一种味觉，而是一种痛觉，它由辣椒素带来。不管我们是把辣椒吃进嘴里、涂在皮肤上还是吞进肚子里，辣椒素都会与我们神经元中的一个特定受体产生作用，让我们产生灼烧一样的疼痛感。
绝大多数动物都有这个受体，唯独鸟类是个例外，它们对辣味很不敏感。所以，在辣椒的原产地南美洲，鸟类其实是帮助辣椒传播种子的主力。鸟类不会嚼碎种子，还能长途飞行，非常符合辣椒的需求。但对其他动物来说，辣椒带来的感受实在不怎么好，所以就会避免吃下辣椒种子。通过这种方式，辣椒实现了对种子传播途径的筛选。
在长期斗争过程中，植物与其他生物间逐渐形成了愈发紧密的复杂关系，同人类也是如此。而且，植物与人类之间的关系更像是一种互相成就。那么接下来我们接着聊聊，植物是如何在误打误撞之间，与人类互相成就的。
农业是文明的基石。虽然农业可以根据地域、作物等条件细分出许多门类，但不管哪个门类，都离不开和植物打交道。从人类的视角看，我们利用了植物的生长特性，从中获得了各种生活必需品，养活了地球上数十亿人口，成就了人类社会。从植物的视角看，它们的部分品种在人类的帮助下得以大规模传播。无数人辛勤劳动，就为了保证它们的正常生存和繁衍，同样成就了植物自己。
正如以色列历史学家尤瓦尔·赫拉利在《人类简史》一书中提出的——人类以为自己驯化了植物，但其实是植物驯化了人类。以小麦为例，原本过着狩猎采集生活的原始人类，从约一万年前起，就开始投入越来越多的精力培育小麦，帮助小麦占据全球的肥沃土地。小麦和人类，具体谁操纵了谁并不是重点；重要的是，通过回顾二者之间的互动，我们能清楚地看到人类是如何与植物互相成就的。
如今，作为人类主粮的现代小麦，其实出现在地球上的时间并不长。大约50万年前，现代小麦的祖先乌拉尔图小麦，在机缘巧合下，意外地与一株叫作拟山羊草的杂草发生了杂交。之所以说意外，是因为乌拉尔图小麦和拟山羊草属于远亲，存在一定程度的生殖隔离，而且花期也不一致，原本是无法交配的。就算能交配上，二者的染色体无法配对，也没法形成正常的受精卵。
可在极低的概率下，乌拉尔图小麦和拟山羊草的杂交后代出现了染色体倍增。原来亲代的两对染色体，在后代身上直接简单粗暴地加在了一起，变成了四对染色体。于是，这个杂交后代也就获得了正常繁衍的能力。这种四倍体小麦叫二粒小麦，和它的祖先相比，二粒小麦的籽粒更加饱满，也更符合人类的食用需求。
在大约一万年前，二粒小麦遇到了生活在两河流域的人类先民。起初人们不太重视它，因为当时的二粒小麦一旦成熟，籽粒就会自行脱落，很难去收集。但后来，一些小麦因为变异，产生了麦粒成熟后不会自动脱落的变种。原本这些变异小麦因为种子无法传播，在自然状态下肯定会灭绝。但遇到人类后，这些变异小麦因为恰好符合人类的采摘需求，立刻就成了天之骄子。于是，它们就成了被人类驯化的第一代小麦。
在约8000年前，四倍体的二粒小麦再次与一种叫做节节麦的杂草发生了自然杂交，形成了六倍体的现代小麦。现代小麦产量更高，口感更好，最终成为今天主流的小麦品种。如今，小麦承担了全人类19%的热量和20%的蛋白质来源。小麦在成就了人类文明的同时，人类也成就了小麦的沃野千里。虽然四倍体的二粒小麦、不会自行脱粒的变异小麦、六倍体的现代小麦，都起源于一次次误打误撞，但小麦与人类后续的互相成就，无疑是一种双向奔赴。
当然，误打误撞导致的互相成就还有很多。相比于小麦，另一种经济农作物咖啡，与人类的互相成就显得更具戏剧性。
很多人对咖啡欲罢不能。其中最重要的原因是，咖啡里含有的咖啡因能让人精神振奋，情绪高涨，甚至迷恋上瘾。可你有没有想过，咖啡树为什么会产生咖啡因呢？难道就是为了让人喜欢上喝咖啡，然后大规模种植吗？
当然不是。其实，咖啡因本质上是一种生物碱，它对昆虫来说有毒，所以原本是植物用来驱赶害虫的“杀虫剂”。大多数植物在受到病虫害侵袭时，都会产生有毒的生物碱来驱赶害虫。咖啡因也好，臭名昭著的吗啡、鸦片、可卡因也罢，它们都是生物碱，虽然特性略有不同，但目的殊途同归，都是植物保护自己的一种手段。
除此以外，咖啡树产生咖啡因还有另一个效果，那就是能让蜜蜂积极为其授粉。咖啡树的花蜜中含有咖啡因，蜜蜂一旦吸食这种花蜜，就会变得比以往更兴奋，记忆力也会增强。你看，咖啡树只需要出一点儿咖啡因，就能让蜜蜂心甘情愿地为自己“加班”，这显然是笔划算的买卖。
咖啡因的作用原本是驱赶害虫，吸引蜜蜂授粉；但好巧不巧，咖啡因对人体也能产生一种神奇的作用。人脑中有一种感知疲劳的机制，当身体里的能量耗尽时，大脑神经元表面的腺苷就会和腺苷受体结合。结合的数量越多，发出的睡眠信号就越强烈。但咖啡因的结构恰好和腺苷受体很像，它能代替腺苷受体，和腺苷结合，这样神经元就没法发出足够多的睡眠信号，人也就不容易感到疲惫了。另外，咖啡因还能促进多巴胺的分泌，让人的心情变得愉悦。
所以，咖啡因就对人有一种天然的吸引力，咖啡的流行也就顺理成章了。咖啡树原本只产于非洲热带地区，但在人们旺盛需求的推动下，咖啡树的种植面积不断扩大，并逐渐遍布全球。如今，全球咖啡的种植面积达到1.67亿亩，比整个浙江省的面积还要大。咖啡树和人类之间，同样实现了互相成就。
世界三大饮料中的另外两种，茶和可可，走的剧本和咖啡如出一辙。茶叶中含有茶碱、茶多酚、茶氨酸等多种化学物质，而且咖啡因含量比咖啡豆还要高。所有这些物质一起，共同组成了茶树驱赶害虫的化学武器库，同时它们还赋予了茶叶独特的口感。所以，在误打误撞之下，茶叶也成了广受喜爱的大众饮料。可可也差不多，可可豆中含有咖啡因、可可碱和苯乙胺，这些物质都是能驱赶害虫的生物碱，但也能调控人的情绪，让人感到兴奋。所以，不管是咖啡树、茶树还是可可树，它们与人类的互相成就，其实都起始于意外和巧合。
好，到这里本书内容就介绍得差不多了。
我们通过三个部分，分别介绍了植物扩张生存领地、与其他生物斗智斗勇、与人类互相成就这三个话题。从每个话题中，你我都能获得丰富的启示。
比如，通过了解植物扩张生存领地的过程，我们能发现，找到蓝细菌那样的靠谱“合伙人”非常重要。像苔藓那样不断创新，是赶超对手的关键。提高站位、不拘泥于形式，才能像植物那样从更高的维度汲取能量。植物与其他生物斗智斗勇，有合作、有利用、有借力、有欺骗，主打一个结合实际、为我所用，这足以体现一种灵活的处世智慧。植物与人类的互相成就，往往起始于误打误撞，但这何尝不是一种思维轨道的跃迁。谁说咖啡因只能充当杀虫剂？当人类把咖啡做成饮料时，新世界的大门也就打开了。
今天的我们生活在遍布植物的世界里，对植物的成功可能多多少少有些不以为意。可当我们回顾植物的“创业史”就能发现，在16亿年前，植物的祖先其实只是一个吞下了蓝细菌的细胞而已，它并非天生就要占领世界。就像那些起步于车库或地下室的伟大企业一样，或许就连创始人都没想过，自己能在未来颠覆整个时代。创新者成功了，于是有了你我今天的便利生活；植物成功了，于是有了包括你我在内的大千世界。
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划重点
1.绿色植物可以通过细胞里的叶绿体进行光合作用，但光合作用其实不是植物的原创本领，而是来自植物的“最佳合伙人”——蓝细菌。是蓝细菌带着光合作用的技术“入股”了植物这家公司，才成就了植物的今天。
2.植物与人类相互成就。我们利用了植物的生长特性，从中获得了各种生活必需品，养活了地球上数十亿人口，成就了人类社会。从植物的视角看，它们的部分品种在人类的帮助下，得以大规模传播。无数人辛勤劳动，就为了保证它们的正常生存和繁衍，同样成就了植物自己。