豆角的藤蔓为什么总是逆时针缠绕在杆上?我把它顺时针绕在杆上,可新长出来的,又返回逆时针缠绕,

Question

豆角的藤蔓为什么总是逆时针缠绕在杆上?
我把它顺时针绕在杆上,可新长出来的,又返回逆时针缠绕,

Answer 1

植物的缠绕茎是螺线在三维空间中的形态.螺线是一种迷人的数学曲线,它与自然界的联系异常紧密,从DNA分子的双螺旋结构到向日葵的花盘,到处都有螺线的踪影.
英国科学家科克把植物的螺旋状缠绕茎称为“生命的曲线”,的确,这是它们特有的一种运动方式.只不过这种夸张的慢动作在我们看来好像是完全静止的.爱因斯坦的相对论可以帮助我们了解植物活动的本质.如果将植物生长一个月的过程压缩成一分钟,再来观察它们,你就会了解,植物每时每刻都在发生着变化.
藤蔓类植物总是要借助其它生物体,来保证自己的生存.为了找到依靠,有的植物,要不停的变换生存空间,以便在树林里,激烈的阳光争夺战中保留一席之地,这时它们很像是一位开拓者.还有的植物会以寄生的姿态,攀附于邻近的植物,以便从那里获取营养,菟丝子就是这样.相对于宿主来说,菟丝子是一位极不受欢迎的入侵者.当然不论以何种手段来实现生存的目的,它们中的大多数都选择了螺旋运动的方式.
我们前面提到过,不同的藤蔓类植物,它们的缠绕茎会有两种相反的方向.而这二者之间有着对称的特点,就像左手与右手之间的差异性一样.因此为了便于研究,我们把这类问题统称为手性现象.手性现象是伴随着柱状螺旋线的出现而存在的,飓风、气旋等等都具有手性现象.
那么植物的手性是怎么确定的呢?在植物界,左手性与右手性植物的数量不完全对称,我们常见的植物中以右手性居多.
英国博物学家达尔文（Charles Robert Darwin,1809－1882）在《攀缘植物的运动和习性》一书中描述了42种攀缘植物,其中有31种都是右手性.
前面提到的牵牛花是一年生草本蔓性植物,原产地在中国南部、南美洲以及非洲.它和菟丝子一样都是旋花科植物,并且缠绕茎也都为右手性.
我们常吃的蔬菜,豆角也是右手性的植物.
接下来提到的紫藤比较特别,我们通过对紫藤茎的观察发现,同属不同种的植物,它们的茎蔓有可能会出现两种手性.除了手性不同,外观上也有差异.这一棵,从老茎到新枝,都是右手性的,叫中国紫藤,它的花序颜色为淡紫色.而这株左手性的紫藤叫豆科多花紫藤（Wisteria floribunda）,原产地在日本；它的花序就比较长.另外,左手紫藤羽状复叶的小叶片数量通常要多一些,一般在13-19片,而右手性的紫藤一般不超过13片.
当然手性的出现并不绝对,自然界里也有不具备手性的藤蔓类植物.比如凌霄,它是依靠气生根向上攀附；爬山虎则是依靠吸盘保持运动状态.
植物的手性不像气旋、飓风现象那么引人关注,要注意到身边的植物.除非经过很仔细的观察.
植物默默地继承从祖先那里得来的特征,丝毫不理会我们徒劳的尝试.但人们对它的好奇却没有停止,并由此衍生出种种推测.一般人们认为,植物的手性,可能与科里奥利力有关,是地球引力和磁力共同作用的结果.科里奥利力的确存在,它是地球的自转对运动于地球表面的物体产生的一种惯性力.泛滥的洪水、疯狂的飓风产生的根本原因都离不开科里奥利力作用的结果.
自从手性问题与DNA分子之间的联系被发现之后,在植物界乃至更广泛的领域里呈现出手性的现象也就不足为奇了.它似乎在暗示另一种可能性,即植物以不同螺旋的方式生长,是受它们遗传密码控制的结果.但是科学不会仅停留在对现象的猜测,它会不断地深入下去,最终寻找到本质的对应关系.
1953年詹姆斯•沃森和弗朗西斯•克里克两位年轻的学者,在剑桥大学的卡文迪什实验室发现了DNA的双螺旋结构,奠定了现代分子生物学的基础,事实上它的意义可以深入到更广泛的领域.螺旋状的形态在自然界存在得相当广泛.从分子到生物体器官、动物行为,随处可见.蝶蛾类的虹吸式口器,鹦鹉螺的壳体结构,人的精子在行进中尾部的运动方式,人耳窝内的螺旋骨质构造等等.可以说无处不在的螺旋是生物体构造的基本形式之一,同时也包含了许多内在的合理性和外在的美.