是什么控制植物的生长方向？

植物打从种子萌芽开始，根与茎这对孪生兄弟的命运就有了”天壤之别”。植物的根越来越”沉闷”，它选择了”黑暗”，宁愿呆在暗不见天日的土壤里，一不注意冒出头来，也要马上缩回去。而植物的茎则向往”光明”，它一个劲地向天空伸展，长出茂盛的枝叶，与根成了一对分道扬镳的”冤家兄弟”。走进大自然，你会发现根与茎简直是水火不容。你难以发现有哪根茎会到根的家里——土壤中”窜门”，也难以看到根来到茎的家中——空中游玩。即使榕树、黄桷树等枝条上偶然出现些”气生根”，它们也明白是自己一时错摸了”家门”，齐刷刷地向下生长，要回到土中的老家中。

几百年来，科学家们就对植物这一奇特的生理特性产生好奇：是什么力量促使它选择根朝下、茎朝上的生长方向呢？包括英国著名的生物学家、进化论的鼻祖达尔文都没能给出一个合理的解释。直到1926年，美国植物生理学家弗里茨·温特从一个实验中才找到一丝答案。这个实验中，弗里茨·温特将一株植物的”胚芽鞘”完全置放于一个黑暗的屋子中，然后用一支手电筒，给胚芽鞘的一面提供”阳光”，而另一面则完全处于黑暗中。一天一夜后，胚芽鞘的生长发生了有趣的变化，弯成了一把弓，而弓的方向，正是手电光照射的方向。也就是说，这株植物的胚牙鞘受到遮荫的部分生长加快，而受到手电光照射的部分则生长明显变慢，导致了”弓”的形成。

这是什么原因呢？照道道理，光照对于发芽初期的胚芽鞘来说，没有多大意义，它没有形成叶片，还不能进行光合作用。显然，是光照反而给了胚芽鞘刺激，影响了它的生长。于是，弗里茨·温特再对胚芽鞘进行了研究，几个月后，竟从胚芽鞘中分离出一种化合物——”植物生长素”。 弗里茨·温特发现，这种植物生长素具有促使植物生长的功能。于是，弗里茨·温特认为，植物的茎或叶片的弯曲是由于生长素在组织内的不对称分布造成的。当植物受到外界的刺激，也就是”光照”的刺激时，植物组织下部，也就是根部的生长素含量会大大增加，于是就使植物的根朝下生长，而茎则朝上生长了。

不久之前，美国俄亥俄州立大学的植物学家迈克尔·埃文斯又有一个新的发现。他认为，无机钙也能影响植物的生长方向。埃文斯在研究中发现，在植物的弯曲生长过程中，无论是根的”尾部”还是芽的”尖部”，都存在着含量很高的无机钙。那么，无机钙怎样使植物辨别方向呢？埃文斯解释说，因为植物的根冠有着极丰富的含淀粉体的细胞，而淀粉体就会把其内部的钙送到根冠下侧。这时，如果用特殊的实验手段去阻止钙的移动，那么，植物马上就会表现出不按正常的方式去生长。同样，植物的芽虽然没有冠部，但也含有丰富的淀粉体，淀粉体也能将其内部的无机钙送到上侧的细胞中。这显然说明，无机钙对植物生长方向有不可忽视的重要作用。

那么，既然淀粉体内有许多无机钙，而无机钙又能在植物体内来去自如，除了重力之外，又是哪一种力量使无机钙如此方便地上下”移动”呢？最近，美国德克萨斯州立大学的研究人员斯坦利·鲁在研究中发现，这是由于细胞的上端和下端之间的电荷不同，两端电荷的不一致引起细胞极化。结果，为数众多被极化的细胞排列在一起，总电荷就强得足够吸引任何相反电荷的钙原子，驱使它们在体内移动。于是，斯坦利·鲁提出，由于细胞的极性带动钙的移动，从而导致植物茎干总是向上”进攻”，而根则朝地下”躲藏”。

由谁控制植物生长方向的研究仍在进行，到底是什么决定了植物的生长方向，是”植物生长素”还是”无机钙”？是细胞的极性还是数者兼而有之？目前，依然有待于进一步探索。