儘管植物沒有處理信號的神經中樞，但是它們仍舊能夠傳送、接收並分析信號。最近，科學家揭示這種信號處理與動物神經細胞處理信號機制非常類似。植物是如何做到的呢？
美國內華達山脈北部地區，長滿了一種叫山艾的植物，它們在這裡的斜坡上彼此交流，但沒有人知道它們在說什麼。加州大學戴維斯分校的生態學家理查德·卡爾班（Richard Karban）試圖在這裡學習它們的語言，揭開山艾交流的秘密。然而，令人費解的是，這些植物並沒有處理交流信號的神經中樞。它們是如何傳送、接收以及分析信號的？
事實上，研究者發現植物能夠彼此交流也只不過數十載，然而在短暫的時間裡，突破性的研究成果就屢屢出現。1983年，兩項研究報告共同指出：當昆蟲來襲時，柳樹、楊樹和糖楓之間可彼此通告對方，例如，當一棵樹上爬滿飢餓的蟲子時，臨近的樹木就會釋放出防蟲化學物質以避免毛蟲攻擊。
因為實驗植物是人工種植等缺陷，被其他學者指責沒有真實反映現實世界中植物同昆蟲之間的競爭，因而迅速地被輿論淹沒掉了。之後該領域的研究幾近停滯。但是，如今該領域的研究又重新受到重視，研究人員嚴格控制實驗變量，改進了早前被認為不嚴謹的研究方法。根據卡爾班的最新統計，在過去48項有關植物間交流的研究中，有40項已確認植物能夠識別彼此的信號，並能提高它們自身的防禦能力。墨西哥生態學家馬丁·埃爾（Martin Heil）說：“植物在受到植食性動物破壞時釋放的揮發物質已被檢測出來，並且有證據顯示，植物能夠精確地接受這些化學信號，且能夠很好地啟動應答機制。”
儘管植物間交流的研究仍屬於一個很窄的研究領域，但至少目前人們不再將從事這項研究的人視為“極端分子”。“而在過去，人們甚至都不會跟你交流，他們會說，‘為什麼你要浪費我的時間談這些沒用的東西？’”卡爾班說，“現在情況好多了。”人們不再爭論植物是否能夠接受化學信號，而是討論它們為什麼這樣交流以及是怎樣做到的。有關植物間交流的大多數實驗是在實驗室受控的環境下完成的，那麼在野外它們是如何處理交流信號的呢？另外一個有趣的問題是，植物分享信息的行為是怎樣的？科學家們正在探究這些問題。
就在幾個月前，洛桑大學植物信號研究先鋒泰德·法默（Ted Farmer）就發現了一個之前從未揭示的植物信息傳導方式——電脈衝或電壓信號傳輸，這同動物的神經信號傳輸非常類似。“植物的這些行為真不可思議，”法默說，“對它們研究得越深，我越感到驚訝。”事實上，法默的研究並不意味著植物有神經元、大腦或任何類似動物交流的神經系統，當然更不能把它們當成外星生物來看。法默說，這隻能證明我們以前大大低估了植物的交流能力。當研究人員開始學習植物交流的“語言”時，他們將會對這個綠色世界有一個全新的認識。
植物交流的秘密
起初，卡爾班專注於十七年蟬的研究，分析樹木是如何應對它們每17年製造的一次麻煩的。當時，外界認為植物是靠自身抗旱以及抗病蟲害的生理適應機制生存下來的。但在上世紀80年代初，華盛頓大學的動物學家大衛·羅迪斯（David Rhoades）發現了植物積極抵禦昆蟲的證據：植物能合成化學物質，使得葉子既不可口，又缺乏營養，這樣會促使飢餓的蟲子另尋他處。卡爾班對這個結論感到很興奮，因為它傳遞了一個信息，說明植物能積極防禦蟲害而不是被動忍受。
羅迪斯接下來的發現則更令人驚奇。他研究了錫特卡（Sitka）柳樹在遇到天幕毛蟲和白蛾侵擾時，葉片如何改變營養成分。
在實驗室裡，當他用被毛蟲侵襲過的葉片餵養毛蟲時，發現毛蟲生長緩慢；用遭受蟲害樹木附近的其他樹葉餵養毛蟲，它們仍表現出生長遲緩。這兩組樹木的葉片顯然發生了相似的生化反應。於是羅迪斯在1983年得出瞭如下結論：沒有遭受蟲害的柳樹從那些正在遭受蟲害的柳樹身上獲取了相同的信號。同年，德國馬克斯普朗克研究所的生態學家伊恩·鮑德溫（Ian Baldwin）和達特茅斯大學的植物學家傑克·舒爾茨（Jack Schultz）發現，把楊樹和糖楓的幼苗放在被撕碎樹葉的樹苗邊上，它們會釋放出抗植食性昆蟲取食的酚類物質。他們將這種現象稱為植物間的交流。“普通民眾對這項研究成果很興奮，”卡爾班說，“大眾媒體也進行了大量的報道。”
然而，民眾的過度反應反倒讓科學家感到了不安。1979年，紀錄片《植物私生活》 （與1973年出版的書同名）通過慢鏡頭，給觀眾展示了植物充滿活力的一面：葉片緩緩張開，根系向四方不斷伸展。紀錄片還稱，科學家已證實植物有意識並且可感知人類的情感。“此番言論一出，民眾就認為這方面的研究有些故弄玄虛。” 法默說。
1984年，著名生態學家約翰·勞頓（John Lawton）批評了有關植物交流方面的研究工作。他稱，鮑德溫的研究實驗設計不佳，羅迪斯有關於昆蟲增長放緩的結論會渙散人們防蟲的決心，從而可能會招致蟲害四處蔓延。勞頓的批評讓這個領域的研究幾近中止。羅迪斯，這位被卡爾班稱為該領域“未被承認的先驅”的研究者，因此無法得到基金來繼續他的研究工作，他甚至整日為衣食四處奔波。人們不再談論植物交流，這個領域的研究前景黯淡無光。
植物交流的空中信號
然而，勞頓的批評並未讓所有人意志動搖，法默以及後來的華盛頓州立大學的植物激素專家克拉倫斯·瑞恩（Clarence Ryan）都是重啟植物間交流的學者。起初，法默和瑞恩研究當地的一種植物——山艾，它們能產生大量的茉莉酮酸甲酯，在瑞恩看來，這是一種可通過空氣傳播，幫助其他植物用來抵禦植食性昆蟲的有機物。在他們的實驗中，當受傷的山艾葉片同番茄一起放在密封的瓶子時，番茄就開始生產蛋白酶抑制劑——一種可以擾亂昆蟲消化功能的化合物，植物間的合作因而被證實的確存在。
卡爾班稱，這些研究“操作嚴謹，結論能被其他的研究者證實，令人信服”。不過他仍有疑慮：野生植物是否有同樣的現象？實驗室的環境條件是否是誘使它們產生這種現象的原因？於是，卡爾班在加州北部一個山艾和野生菸草生長繁茂的野外工作站繼續這項研究。
他在野外重複著法默的實驗，用剪刀剪山艾，模仿昆蟲的利齒對植物造成損傷的假象，從而誘導植物產生茉莉酮酸甲酯和其他化學物質。結果，受損傷山艾附近的野生菸草預期地產生了防禦性酶——多酚氧化酶；在生長季結束後，這些菸草植物葉片受到蚱蜢和地老虎的損傷要比其他植物小得多。
在接下來的十年裡，證據變得更加充足了。事實證明，幾乎所有的綠色植物都會釋放化學物質，物種間能夠識別出化學信號並做出相應的反應。例如，割草的氣味中混合了醇、醛、酮和酯等化學成分，這種氣味或許令我們感到愉快，但對植物來說，它們是危險來臨的信號。埃爾發現當野生青豆暴露在被昆蟲啃食的利馬豆附近時，它們會成長得更快，抵禦能力更強。植物使用的化學信號似乎是彼此通用的：山艾能誘使菸草產生化學物質，同時辣椒和利馬豆也會促使黃瓜釋放化學信號。
植物也可以與昆蟲進行交流，它們會向捕食性昆蟲釋放求救信號，從而促使這些昆蟲來獵殺植食性昆蟲。例如，當玉米遭到甜菜黏蟲侵襲時，會釋放吸引黃蜂的化學物質，從而招引黃蜂過來在毛毛蟲體內產卵。
植物、植食性昆蟲、捕食性昆蟲生活在一個芳香四溢而又充滿化學信息的世界裡，拼湊成一張讓我們難以想象的網絡。事實上，螞蟻、微生物、飛蛾甚至蜂鳥和龜（法默已證實過）都能檢測出這些化學物質，並能做出相應的反應。
植物間的竊聽風雲
雖然越來越多的證據表明植物能夠彼此交流，但仍有許多植物學家質疑這種交流是否具有生物學意義。“植物間通過化學物質進行交流在實驗室已被證實，但目前還沒有人在野外證實過它的工作原理。” 法默說。儘管他是該領域第一個證實植物有交流能力的學者，但同時他也戲稱自己是一個“懷疑論者”。他認為沒有足夠的證據表明這種交流在植物的生活史中扮演重要作用。“但我不希望就此停止這方面的研究，”他補充道，“我認為這項研究是很有前途並且令人振奮的。”
對於卡爾班和埃爾來說，進化的問題更具有挑戰性：為什麼植物將能量浪費在幫助自己競爭對手感知危險來臨？他們甚至認為用“植物間交流”（plant communication）來形容植物的信息傳遞並不恰當，或許用“竊聽”更為恰當些。因為植物傳遞信息不是用它們的維管系統，而是用更快、更有效地釋放化學物質的方式來傳播的。化學物質不只對它們自身起作用，其他植物也可接受這種化學信號。
信息分享不僅發生在植物間，還可表現在植物和昆蟲間。信息分享能提高田間植物的敏感度和防禦能力。就像煤礦裡的金絲雀對瓦斯十分敏感一樣，這些“哨兵”將第一個察覺並應對危險，從而提醒周邊的農作物。另外，植物可利用與捕食性昆蟲之間的交流來提高自身的抗蟲能力，從而減少對殺蟲劑的需求。不過，2016年的一份報告顯示，商業種植的雜交玉米似乎已經失去了釋放化學物質來吸引寄生黃蜂，從而殺死蔗螟蛾的能力。
植物間交流的研究，將挑戰人們把交流視為動物的專利的傳統觀念。德國馬克斯普朗克研究所的鮑德溫說，在瞭解了植物的能力之後，我們最好不要再將它們擬人化，而應該試著像它們一樣去思考。只有這樣才能知道它們為什麼交流以及怎樣交流，從而徹底揭開它們“私生活”的秘密。
植物受到入侵時會發出電信號
樹葉是如何知道它正在被昆蟲啃食的？樹葉又是如何通知其他植物，讓它們釋放化學防禦信號的呢？為了證明電信號的存在，法默的研究團隊將微電極插入擬南芥中（植物生理學家的一種模型生物），並允許埃及棉鈴蟲大快朵頤地吃下擬南芥。幾秒鐘內，擬南芥體內的電壓就發生變化，並且這種電信號會從被破壞的組織輻射到莖或更遠的組織中。
隨著被破壞植物組織電壓的積累，化學防禦的複合茉莉酸也不斷積聚，甚至在非傷害區也開始產生這種物質。這個過程中，負責信號傳導的基因參與了位於植物細胞壁內膜電信號的傳輸。植物的這種信號通路與動物調節身體的信號調節非常相似，正如法默所說：“動物和植物有很多有趣的相似之處，這遠大於它們的不同之處。”
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