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粮食竟然原本都会逃跑那我们吃啥 [复制链接]

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以下文章来源于把科学带回家,作者万物

把科学带回家.

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又到了一年一度的丰收季

稻子熟了

沉甸甸的稻穗被压弯了腰

但你有没有想过

成熟的稻子

为什么不会掉下来呢?

答案是

掉下来的会“跑路”!

擅长“跑路”的祖先们

许多野草祖先的种子会跑路,我们先来看看其中一种最“会”的——燕麦的“近亲”不实野燕麦(Avenasterilis)。

不实野燕麦是小麦和大麦地里的常见野草,适应力极强,除了南极洲,哪个大洲它都能“混”。它的种子可能是在三千到四千年前随着小麦和大麦的种植从中东向欧洲和其他地方扩散的。

不实野燕麦的种子从母体脱落掉到地上后,就会展现出与生俱来的“功夫”。

一个“鲤鱼打挺”,再一个“凌波微步”,就能跑出很远,难怪不实野燕麦也叫动麦(animatedoat)。

祖先们的“跑路”技术

细心的你可能发现了,不实野燕麦在跑路的时候,两根“呆毛”一直在不停地转,它的运动和这些“呆毛”有关吗?

没错,这种运动确实依靠的是“呆毛”——芒。不过,它并不是有意识地运动,即它“跑路”的动力并不来自自身,而是来自空气。

具体过程是这样的:不实野燕麦的小穗可以在成熟前轻松脱落,掉到地面上。

这两根长芒靠近种子的部分具有不对称的吸水能力,其中一边可以吸水膨胀,而另一边可以一直保持干燥。

不实野燕麦芒的基部随着湿度变化打卷

白天,热量和湿气积聚在长芒表面,晚上再变凉变干,在不断地润湿和脱水的过程中,这种不对称吸水的芒会让种子一直不停地朝一个方向旋转。这样一来,种子就可以连夜越滚越远,实现扩张。

不实野燕麦的自主运动

当种子掉在夹缝中,这种“呆毛机械”还可以让种子往下继续打洞,保证其接触土壤,顺利发芽。

不实野燕麦钻入土中

换而言之,不实野燕麦的种子是一种湿气驱动的生物引擎。而这种通过湿气实现的自主运动被称为吸湿运动(Hygroscopicmovement)。

不实野燕麦遁地

擅长“跑路”的家族

当然,不仅不实野燕麦有这种本事,咱们的主食基本都有满地“打滚”的功夫。因为除了荞麦跟藜麦以外,几乎所有的人类主食,如水稻和小麦都是禾本科植物。

而禾本科的种子通常都长有“呆毛”,去掉呆毛后,它们就不会动了,只能在地面躺平,发芽率也急剧降低。

希伯来大学的植物学家RivkaElbaum和AbrahamYael指出,其实所有植物种子的传播都依赖吸湿运动,只不过一些像禾本科植物这样靠滚,一些像芝麻那样靠炸,一些靠打地洞。

小麦的呆毛还有防“倒车”的技能。大家看到下面图片里的毛刺了吗?这种毛刺类似于齿轮上防倒转的棘齿,可以防止种子“逆向行驶”。

小麦芒上的毛刺防止它在滚动的时候倒转

除了滚以外,小麦的芒还会“弹射”。年发表在Science上的一项研究将小麦种子的运动比作青蛙腿,湿度的变化可以推动种子弹射。这项研究指出,小麦的这种设定完美地利用了自然环境。

新月沃土所在地(红)

因为在小麦的老家——两河流域的新月沃土,位于今天的中东地区,夏季干旱,冬天则是短暂的雨季。小麦种子成熟的季节正好是旱季,但夜晚湿度略高,小麦的种子恰好地利用了自然界气候的昼夜变化,让自己能愉快漏夜“跑路”,实现广泛的自动化远距离无人传播。

逮住不会跑的”崽子“

这种“连滚带爬”的技能对植物来说自然好处多多,但是人类却不喜欢。种子都跑光了人还吃什么?

于是,我们的祖先选育了那些比较胖、不会跑路,甚至不会掉地上的谷物。

小麦大约在1万年前被驯化,人类故意选育了那些跑不动的胖种子;在被驯化的小麦中一些品种没有芒,而剩下的“肥崽子”跑不动并不是因为腿短,而是因为根本没办法下地。

种子成熟后掉地上的行为被生物学家称为脱粒(shattering)。农业研究的一大课题就是找到控制脱粒的基因,并驯化那些有“特殊技能”的野生谷物。

不脱粒的红米(左1)和脱粒红米的对比

我们现在吃的禾本科的水稻(Oryzasativa)和燕麦(Avenasativa)则是另外一个故事了。在驯化的过程中,大米和燕麦除了不会落粒,还失去了“呆毛”。

被人类驯化后掉了“毛”的燕麦

民以食为天

粮以俭为先

我们今天能吃到一粒粒饱满的米饭

都离不开前人的努力

今晚吃饭记得要光盘呀

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原标题:《粮食竟然原本都会逃跑?那我们吃啥》

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