植物也有视觉吗？
在南美智利的热带雨林中，生活着一种天赋异禀的藤蔓，叫做避役藤（Boquila trifoliolata）。它们攀缘着树木或其他植物而生长，时间久了，叶片也会长变，“跟谁就像谁”。甚至，它们还会模仿相隔一定距离、并无接触的其他植物叶片，“看上了就变成它”。
图1 自然界中的避役
早在 19 世纪，就有博物学家发现并描述了避役藤叶片的神奇功能。在植物学界，这种能力被称作“拟态”（mimicry）。可避役藤究竟是怎么做到的，科学家始终未能解释清楚具体的机制。智利拉塞雷纳大学（University of La Serena）的植物生态学家 Ernesto Gianoli 对避役藤的研究断断续续近十几年，是该领域的重要学者。
2010 年，在一次野外调查中，Gianoli 意外发现避役藤叶片能够模仿 20 多种植物叶片的尺寸、形状和色彩。2014 年，他在《当代生物学》（Current Biology）期刊上发表论文[1]，推测避役藤叶片拟态能力有两种可能的机制：
种是“挥发性化学物质传播”。先前已有研究证明，挥发性有机化合物会诱发邻近植物作出特定反应[2, 3]，例如生成次级代谢产物、植物转录组变化等。Gianoli 团队由此假设，“原型叶片”中的某些挥发性化学物质通过空气传播到避役藤叶片上，影响后者基因表达，进而产生表型变化。
第二种是“植物间基因水平转移”。即，通过空气中的传播媒介（微生物）、植物间寄生或者自然嫁接，将“原型叶片”的基因或者表观遗传因子传递给避役藤，影响其性状表现。提出第二种假说是因为，虽然避役藤攀援寄主树干，但其叶片模仿的对象不仅限于寄主叶片，还包括距离自身最近的其他植物叶片。然而，Gianoli 并没有展开后续实验来验证他所提出的假说[4]。
到了 年，Gianoli 团队在避役藤叶片拟态机制方面的研究又有了新进展。11 月，他们在《科学报告》（Scientific Reports）上发表文章称[5]，利用基因测序技术，发现避役藤拟态叶片和“原型树叶”之间存在相似的微生物组群，这暗示了微生物可能参与拟态行为，但仍需进一步的实验来验证这个推论。
就在这时，一位民间科学家（civil scientist）出手。他为避役藤的拟态行为提出了一个简单到难以置信的理由：说不定避役藤能看到别的叶子长啥样呢？
来自美国犹他州的Jacob White没有任何科研学术背景，也没接受过科研训练，但对科学和植物满腔热情，喜爱阅读科普书籍和科研论文。有一次，他读到两篇论文，分别描述了两种藻类特殊的感光结构。篇文章[6]认为，单细胞莱茵衣藻（Chlamydomonas）的趋光行为（phototactic behavior）依赖于其眼点结构（eyespot aratus）内的光受体；第二篇文章[7]则介绍了蓝藻菌（cyanobacteria）集胞藻属（Synechocystis）细胞发挥了类似球状微型透镜（spherical microlenses）——也就是晶状体——的作用，让细胞“看到”光源，从而向着光源移动。这两篇文章内容都将藻类和“眼睛状”结构联系起来，White 由此萌发联想：有没有可能其他植物也有类似的基本视觉呢？
此时，波恩大学（University of Bonn）的植物生理学家 František Baluška 和佛罗伦萨大学（University of Florence）的植物神经生物学家Stefano Mancuso共同合作的短篇综述提出了与 White 不谋而合的观点[8]：植物可能拥有眼睛状结构，提供某种形式的视觉。
图2 Baluška与Mancuso合著的综述，提出植物因为特有的单眼结构而具有视觉功能，来源：10.1016/j.tplants..07.008
在掏出 40 美元购买全文并阅读后，White 对“植物视觉”假说有了更多了解。原来，早在 1905 年，植物学家 Gottlieb Haberlandt 就已经假定植物叶片内的上表皮细胞可以发挥“简易版眼睛”的功能，类似于昆虫的单眼（ocelli）。在综述中，作者提及了避役藤的无接触拟态能力，推测可能是因为藤蔓“看到了”邻居的“长相”。这篇文章进一步激发了 White 的好奇心，他开始在网上搜索一切关于“植物视觉”的研究，尤其是关于避役藤的。
可惜，学界内的专业科学家对这个假说似乎兴致缺缺，也没有人展开严谨的实验。目前对避役藤拟态的主流看法基本就是前文 Gianoli 提出的植物间化学物质传递和微生物组群。视觉假说虽然惊世骇俗，但并没有引起重视，更不用提广泛研究了。
Jacob White 决定自己动手做实验。想要通过实验证明避役藤有视觉，White 认为，先要排除植物间化学物质传递的可能性。思考许久，他灵机一动：既然避役藤看到什么叶子就能模仿什么叶子，那用人造的假植物代替真植物与避役藤接触，既可以“欺骗”避役藤的“眼睛”，同时也可避免（生物）化学物质传递的问题。
他随即购买了一株避役藤，让它缠绕在另一株仿真植物上，观察它的长势。果然，避役藤在生长过程中也会尝试模拟人造叶片的形态！White 相当兴奋，立刻拍下照片，发送给综述作者之一，波恩大学的 Baluška 教授。令他意外的是， Baluška 竟然回复了他，并建议他更换一下模仿对象，找个更接近于智利当地植物的仿真植物，White 照做了，结果发现避役藤照样能模拟出新的人造叶片的形态。
取得了初步观察成果之后，White 希望 Baluška 教授能够接手展开更严谨的科学实验，他怕自己只是一个没有任何科研资历的外行，会被专业人士批评为“民科”。他又买了四株避役藤，打算想办法弄到德国送给 Baluška 教授，没想到教授竟然鼓励他继续独立实验，还给出了指导意见。
说干就干。White 开始设计更复杂一点的实验。可是一开始实验设置就出现了麻烦：既然是科学研究，就要安排实验组和对照组，无奈 White 家里空间有限，最终只能让避役藤自为对照组（和原来的自己相对照）。具体的实验设计如图 3 所示：四盆避役藤并排放在窗边，置于两根横架下方，一开始，藤蔓独立生长，不攀附任何仿真植物，当长势超过根横架之后，让藤蔓缠上仿真植物，继续生长。这样一来，以根横架为界限，White 就能比较横架上下方避役藤叶片的情况。
图3 Jacob White的实验设计[9]
图4 Jacob White家中做实验的四株避役藤。丨来源：https://www.youtube.com/watch?v=cfB0DwquYHg
