索尔・汉森:最让人开心的豆子

“咖啡因是天然的杀虫剂。”在一群研究人员初步发表咖啡所具有的效果后不久,《纽约时报》便刊出了这样一则头条新闻。当时他们所公布的内容很简短,但其中指出蚊子特别容易受到咖啡因的影响。事实上,咖啡因确实有效,而且可以对抗许许多多的虫害,因此除了咖啡树之外,有些植物也懂得加以运用。在热带地区就至少有三种其他树木的种子含有咖啡因,分别是:可可、瓜拿纳(Guarana),和可乐果(Kola nut)。这些种子就像咖啡豆一样,可以被磨成粉再和水混合做成饮料,包括热可可、巴西的瓜拿纳汽水,和市售的各种可乐(包括最初的可口可乐和百事可乐)。除此之外,茶叶和南美洲一种名为“玛黛”的冬青属植物中也含有咖啡因。以上这些都是人们最喜爱的提神饮料。看来,自然界有咖啡因的地方,人们便会拿着马克杯、葫芦或茶壶趋之若鹜。

咖啡因就像辣椒素一样,也是一种生物碱。要制造咖啡因,植物必须用掉一部分的氮,而这些氮是原本可以拿来用于生长的,因此咖啡树便透过“咖啡因回收系统”,把这些咖啡因做最有效的利用。它们会先在身上最脆弱的组织中制造出咖啡因,然后再把这些咖啡因转移到最重要的地方,也就是它们的种子。嫩叶是最先出现咖啡因的部位,此时咖啡因有助驱除那些以嫩叶为食的昆虫与蜗牛;但是当这些叶子逐渐长大变硬时,咖啡树便会把一大部分的咖啡因收回,放在花朵、果实和发育中的种子当中,以便保护它们。咖啡树的果实(一种淡红色的浆果)也会制造咖啡因,其中很大一部分都渗进果实内的一对种子中,而这些种子不仅接收咖啡因,它们本身也会制造更多的咖啡因,使其浓度达到几乎可以驱退所有攻击者(那些最强硬的对手除外)的地步。由于会对咖啡下手的昆虫和其他害虫,总计在九百种以上,因此我们可以合理假定,咖啡树是为了因应这样的状况而演化出咖啡因,但就像历史学家对关于狄克鲁的故事细节仍有歧见一般,科学家们对植物之所以演化出咖啡因的原因,仍有不同的看法。咖啡因虽是很好的杀虫剂,但这并不是它唯一的用途。

咖啡树会在各个部位制造出咖啡因,但咖啡因一旦到了种子里就会停留在胚乳中,不再流动。对爱喝咖啡的人来说,这是一件好事,但对种子而言,就不尽然了。这是因为咖啡因除了能驱退攻击者之外,也会使种子无法发芽。咖啡因的化学结构既能杀死甲虫的幼虫、让蛞蝓痛苦的蠕动,同样也会使植物细胞无法正常分裂。我们先前已经提过咖啡豆所面临的这个困境,但值得在这里再提一次。为了能成功的发芽,咖啡种子必须让它细小的根和幼芽远离咖啡豆内含有咖啡因的部位。它所用的方法便是:快速的吸水,让它原本就有的细胞饱含水分并膨胀,并将生长点往外推。唯有在逃离了咖啡豆之后,幼芽的细胞才能正常的分裂与生长。然而,当它们成功的完成了这个任务之后,还会发生一个更有趣的现象:当咖啡幼苗愈长愈大时,咖啡因会从逐渐萎缩的胚乳中渗漏出来,扩散到周围的土壤中,而且似乎能够抑制附近植物的根部生长,并阻止附近的其他种子发芽。换句话说,咖啡豆知道该如何歼灭它们的竞争对手;它们会分泌自制的杀虫剂,清出一小块地盘来占地为王。在植物的演化上,这是一个很大的优势,能够帮助植物顺利发芽,并确保自己的生存。这一点就像驱除害虫一样重要。

我们很容易理解咖啡树为何想保护自己的种子和叶子,或让它们的幼苗能够“赢在起跑点”,但有关咖啡因之所以形成的原因,有个理论却颇令人意外,不过想必也有很多人能够认同,因为他们在一大早也有同样的感受。这和“成瘾”有关。当被回收的咖啡因在咖啡树内流动时,也会出现在花蜜中。长久以来,这一点一直让科学家们大惑不解:为什么咖啡树要把杀虫剂放在用来吸引昆虫的花蜜中呢? 科学家们最近在研究蜜蜂之后,终于找到了答案:在剂量适当时,咖啡因不会驱退那些帮助传粉的昆虫,反而会使牠们一而再、再而三的回来。

“我认为咖啡因强化了牠们大脑中的酬赏路径(reward pathway)神经元反应。”杰萝汀.莱特(Geraldine Wright)告诉我。她是英国新堡大学(Newcastle University)的神经科学教授,毕生都在研究蜜蜂的思考模式。她对蜜蜂非常熟悉,因此偶尔会在公共场合穿上“蜜蜂比基尼”,让一群活生生的工蜂停驻在她身上,盖住她胸部到领口的部位。蜜蜂的脑子虽然简单,却表现出惊人的合作能力。莱特和同事曾经训练一群蜜蜂造访他们用来做实验的花朵,结果发现:这些蜜蜂比较有可能记住并回到那些被涂抹了咖啡因的花朵上,而且频率高达三倍。在这个情况下,蜜蜂脑子运作的方式就像人类一样:当牠们啜饮花蜜中的咖啡因时,牠们的酬赏路径就会亮起来。对于咖啡树而言,制造含有咖啡因的花朵,可以吸引一票忠诚的传粉昆虫,就像每天早上通勤的人士在他们最喜欢的咖啡摊之前,排队购买义式咖啡一样。

当我问莱特这是不是咖啡因产生的目的,而它的杀虫和除草作用只是附带效果时,她似乎认为这种说法太过牵强。她在写给我的一封电子邮件中表示:“我不确定『择汰』的压力有这么强大。”我几乎可以看到她皱着眉头表示怀疑的神情。但是柑橘属树木的花朵里也含有咖啡因,它们的种子或叶子里却没有,这显示这样的说法还是有可能成立。由于柳橙、柠檬和莱姆都是以挥发性的油和其他化合物,做为自我防卫的工具,因此,它们之所以使用咖啡因,显然只是为了要操纵蜜蜂的脑袋。

在谈论种子时,与其推测咖啡因形成的确切原因,不如了解它的作用。它对驱除昆虫和抑制附近植物的生长都很有效,但蜜蜂的故事也很重要,因为在咖啡豆的所有特性中,对于咖啡的历史以及饮用咖啡的文化影响最大的,莫过于咖啡因对人脑的作用。

“情绪会更高昂,想像力会变得活跃,对人会充满善意……记忆力会增强,判断力也会提高,同时在短时间之内会变得口若悬河、滔滔不绝。”这是一九一○年英国某医学期刊的报告。现代学者的用语可能会比较保守一些,但他们研究所得到的结论是相同的。人们在喝下一杯普通容量大小的咖啡之后,进入血液中的咖啡因就足以对他们的中央神经系统产生可以测量的影响。大脑神经元放电的速度会变快,肌肉会抽搐,血压会升高,困倦的感觉会消退。但就像辣椒素造成的灼热感并不是由热气导致,咖啡因造成的兴奋感也不会真正提振你的精神。我们喝下咖啡后,精神之所以会变好,是因为咖啡因会防止我们感到疲倦。

来源:《种子的胜利》
作者:索尔・汉森

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