是什么操纵植物的生长方向？

自从种子发芽以来，这对孪生兄弟的命运，根和茎，已经“大不相同”。植物的根变得越来越“迟钝”。它选择了“黑暗”，宁愿呆在黑暗的土壤里。如果它没有注意到它的出现，它会立即退缩。植物的茎渴望“光”。它伸展到天空，长出繁茂的枝叶。它成了一对“痛苦的兄弟”，从根本上分道扬镳。进入大自然，你会发现根和茎是绝对不相容的。对你来说，很难找到哪根会来到根的家——土壤中的“门”，也很难看到根来到茎的家——在空中玩耍。即使榕树和黄枣的枝桠偶尔露出一些“气生根”，它们也明白，它们已经误触了“房子”一段时间，正在整齐划一地向下生长，回到它们在土壤中的故乡。数百年来，科学家们一直对植物的这种特殊生理特征感到好奇:是什么力量促使它选择了根向下、茎向上的生长方向？英国著名生物学家、进化论的创始人达尔文未能给出合理的解释。直到1926年，美国植物生理学家弗里茨·温特才从实验中找到答案。在这个实验中，弗里茨·温特将植物的胚芽鞘完全放在黑暗的房间里，然后用手电筒给胚芽鞘的一边提供“阳光”，而另一边则完全处于黑暗之中。经过一天一夜，胚芽鞘的生长发生了有趣的变化，弯曲成一个弓形，而弓形的方向就是火炬光照射的方向。也就是说，植物胚齿鞘的阴影部分生长加快，而被手电筒照射的部分生长明显减慢，形成“弓形”。

原因是什么？陶认为，光照对萌发早期的胚芽鞘没有什么意义。它不形成叶子，也不能进行光合作用。显然，光刺激胚芽鞘并影响其生长。所以弗里茨·温特再次研究了胚芽鞘，几个月后，从胚芽鞘中分离出一种化合物——“生长素”。弗里茨·温特发现这种生长素具有促进植物生长的功能。因此，弗里茨·温特认为植物茎或叶的弯曲是由组织中生长素的不对称分布引起的。当植物受到外界刺激，即“光”刺激时，植物组织下部，即根中的生长素含量将大大增加，从而导致植物的根向下生长，而茎向上生长。

不久前，俄亥俄州立大学的植物学家迈克尔·埃文斯有了另一项发现。他认为无机钙也能影响植物的生长方向。埃文斯在他的研究中发现，在植物弯曲生长过程中，无机钙在根的“尾部”和芽的“顶端”非常高。那么，无机钙是如何让植物识别方向的呢？埃文斯解释说，因为植物的根冠含有极其丰富的含有淀粉体的细胞，淀粉体将钙输送到根冠的下面。此时，如果使用特殊的实验方法来阻止钙的移动，那么植物会立即显示出它们没有以正常的方式生长。类似地，虽然植物的芽没有冠，但它也含有丰富的淀粉体，这也能把无机钙送入上面的细胞。这清楚地表明无机钙在植物的生长方向中起着重要的作用。

那么，既然淀粉中含有大量的无机钙，除了重力之外，无机钙还可以在植物中*来去，是什么力量使无机钙如此容易地上下移动呢？最近，美国德克萨斯州立大学的研究员斯坦利·卢(Stanley Lu)在他的研究中发现，这是由于电池上下两端的电荷不同，而两端的电荷不同导致了电池的极化。因此，当大量极化细胞排列在一起时，总电荷足够强，足以吸引任何相反电荷的钙原子，驱使它们在体内移动。因此，陆提出，细胞的极性驱动钙的运动，导致植物的茎总是向上“攻击”，而根则向地面“隐藏”。

关于谁控制植物生长方向的研究仍在进行中。是什么决定了植物的生长方向，是“生长素”还是“无机钙”？是细胞极性还是两者兼有？目前，还需要进一步探索。