植物旋轉的秘密|洪洞廣勝寺大雄寶殿前柏樹為何一株左旋一株右旋？
文：花木君
去過山西洪洞廣勝寺的人都知道，廣勝寺有“三絕一奇”，三絕為飛虹塔、《趙城金藏》和水神廟元代壁畫。飛虹塔是五座佛祖舍利塔和中國現存四大古塔之一，是迄今為止遺存最大最完整的琉璃塔。《趙城金藏》是宋代我國第一部木刻版大藏經《開寶藏》的版式，全世界只此一部，因而被視為稀世瑰寶，與《永樂大典》、《四庫全書》、《敦煌遺書》並稱國家圖書館四大鎮館之寶。水神廟始建不晚於唐代，元代壁畫具有極高的歷史、藝術價值。
“一奇”則是指的廣勝寺大雄寶殿前面，有兩株1300餘年歷史的唐代左右扭旋的古柏。這兩株千年古柏，一東一西，生長在上寺大雄寶殿門前，其中東邊古柏逆時針旋轉，西邊古柏順時針旋轉（如圖），就像兩位護法將軍守護著整個大殿，縱觀山上眾多古柏，樹紋都是順時針旋轉，因而甚為奇特。
那麼，這兩株古柏為何一個左旋一個右旋呢？再聯繫自然界很多種植物，不少都有旋轉生長的特點，尤其是攀援植物最為明顯，這又是為何呢？關於這個問題，早在一百多年前，進化論的奠基人生物學家達爾文曾對這個現象進行長期觀察，並在1875年出版了《攀援植物的運動和向性》一書，不過達爾文只是做出觀察和記錄，並沒有得出為何旋轉的原因。
雖然中外科學家關於植物旋轉的研究不少，不過迄今為止，具體原因尚未有準確結論，科學家們依然在不斷研究，這並不奇怪，自然界有很多現象需要人類不斷去探索。不過我們可以把前人的研究結果進行簡單闡述和分析，讓大家瞭解產生旋轉的諸多原因，從而對植物旋轉的自然現象有個大致的認識。
在分析原因之前，我們先來定義什麼叫植物左旋和右旋？ 即植物手性的定義，有的人認為很簡單，其實還真不簡單。因為旋轉和手性是不同的定義，到目前為止，學術界關於植物生長旋轉方向的具體定義依然比較混亂，有的依據太陽運動方向，有的依據地球自轉方向，有的依據觀測方向等等，因而尚未進入正題，一個左旋右旋、左手性右手性經常把人搞糊塗。
筆者建議採取生物學家
達爾文的定義比較公允。在《攀援植物的運動和向性》一書中，達爾文並沒有用左旋和右旋的定義，而是採取“依照太陽方向”和“揹著太陽方向”來定義植物的手性。從達爾文的描述中可以推斷出，植物螺旋生長依照太陽運動的方向旋轉（順時針）為左手性；揹著太陽運動的方向（逆時針）則為右手性。
根據達爾文確定了左右手性，即左手性為順時針方向，右手性為逆時針方向。不過需要特別注意的是，手性和旋轉叫法是不一樣的，並且相反，即左手性就是右旋，右手性為左旋。我們可以用手進行直觀解釋，觀察植物的時候，面對植物伸出手，將豎起的大拇指作為植物軸線（主體生長）方向，四指向內收回，若植物螺旋生長方向和左手四指方向一致，則為左手性，為右旋（向右旋轉）；反之（也可以說和右手四指環繞收回方向一致）為右手性，為左旋（向左旋轉）。（如上圖）
確定了植物手性或旋轉方向的定義，那麼我們就來解釋植物為何旋轉的原因。現在科學界比較認同的原因之一是遺傳性為主要原因，即遠在億萬年以前，攀援植物的始祖，一類起源於南半球，一類起源於北半球。為了獲得更多的陽光和空間，從而在競爭中生存，植物莖的頂端就緊緊隨時朝向東昇西落的太陽。
這樣，生長在北半球植物的莖則向右旋轉（左手性，右旋，順時針），生長在南半球植物的莖就向左旋轉（右手性，左旋，逆時針） ，而起源於赤道附近的攀援植物，由於太陽當空，它們就不需要隨太陽轉動，因而其纏繞方向沒有固定，可隨意旋轉纏繞，即可以左旋也可以右旋，被稱為中性。這些植物向光性旋轉的特點，隨之變成基因被一代代的遺傳下去，不管移栽到何處旋轉方向固定不變，因而成為今天的植物旋轉生長的特性。
不過，這只是植物旋轉的原因之一，因為有太多的反例，比如達爾文在《攀援植物的運動和向性》一書中描述了
42種攀援植物，其中多數藤本植物莖蔓的螺旋是右手性（逆時針旋轉生長）的，只有11種具有左手性，如牽牛花、打碗花、扁豆、馬兜鈴、山藥等則向左旋轉（逆時針）纏繞向上，金銀花、菟絲花、雞血藤、蛇麻草、漿果薯蕷等始終向右旋轉（順時針），何首烏則左右皆有旋轉。而這些攀援植物，其旋轉性和植物南北半球起源並沒有較大的相關性。另外大多數植物向上生長，因而總不能都起源於赤道附近吧，因而這個理由尚不充分。
另外奇怪的是，再進一步深入微觀世界研究，就會發現，對動植物機體的發育有決定性作用的脫氧核糖核酸（DNA），它的分子結構原來都是細長的雙螺旋線，並且自然界的DNA分子大多數都是右手性的雙螺旋結構，只有人工合成才有左手性的雙螺旋結構，這應該算是地球上生物的基本規則。然而原因如何，有多種解釋，有的說和星系運動有關，有的說和宇宙射線有關，有的說和地球自轉有關等等，迄今也沒有定論，不過可以說和生物起源於南北半球應該沒有多大關係。
因而植物螺旋生長和起源分佈即便是有關係，也不能是主要原因。從目前科學家研究的結果來看，植物螺旋生長受到是多種因素干擾形成的結果。植物螺旋生長被稱為植物“向性運動”，指植物的某些器官受到外界環境中單方向的刺激而產生的運動，根據給予刺激因素的不同，向性運動又可分為向光性、向重力性、向水性、向化性、向觸性等等，前面所說的植物因地理位置起源不同導致的旋轉，其實就是向光性的原因導致，因而只能是原因之一。
向重力性分為向地性、背地性和橫向重力性（地下莖水平方向生長），這都和植物的生長素有很大關係。由於比較專業，簡單來說，就是因為重力作用下，植物生長素分佈濃度不同，造成了植物生長節奏不一，於是導致了植物旋轉生長。當然，這也不是唯一因素，比如南美洲一種苔蘚，在太空無重力環境下培養就出現了右旋的情況，因而向重力性生長只能是條件之一。
向水性比較簡單，植物呼吸作用和光合作用下，總是向著水分較多的方向生長，比如常見的樹木傾向於水面現象等，這也可以造成植物螺旋生長。向化性就是指植物化學物質分佈不均勻引起的生長向性反應，比如根系向著肥料多地方延伸，樹身向著光照生長，久而久之造成扭轉。
向觸性也是植物生長特性之一，原因比較複雜，比如攀緣植物的觸鬚接觸到其他物體，就會產生明顯彎曲，據研究植物卷鬚的快速向觸性運動是靠動作電波傳遞引起下段組織原生質體收縮來完成的，機理也比較複雜，不過可以解釋部分攀緣植物因為卷鬚發生旋轉的原因。
從上面可以看出，植物發生旋轉生長，是多種原因造成的，其中光照、重力等是最主要的內在原因，並且形成了遺傳基因，代代遺傳，而向水性、向觸性、向化性則相對屬於外在原因，這就可以解釋部分植物為何旋轉，並且其中出現個體相反旋轉的原因所在。
那麼可以這樣解釋，廣勝寺附近的古柏，因為遺傳基因導致了大多數柏樹左手性向右順時針方向旋轉生長，而少數則因為其他原因導致了向相反方向生長，比如風力、向水性、向化性等導致了一株古柏向左旋轉，人們看到後便把這株古柏移栽到寺廟，這就是我們現在看到的大雄寶殿兩株古柏左右旋轉的原因。當然，由於歷史久遠，資料湮滅，我們只能是猜測而已。
2020-12-1易花得木
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