作者简介
作者：丹尼尔•查莫维茨, 成长于美国宾夕法尼亚州,大学就读于哥伦比亚大学，并在耶路撒冷希伯莱大学获得遗传学的哲学博士,现任以色列特拉维夫大学植物生物科学中心主任。他对植物和果蝇的研究成果曾发表在顶级科学期刊上，《植物知道生命的答案》是他多年研究成果。
译者：刘夙， 中国科学院植物研究所博士研究生。业余从事科普写作和科学传播活动，现为互动百科新知社植物组专家成员，为“自然之友”植物组指导老师和科普杂志《新知客》专栏作者，并在《新京报》、《牛顿科学世界》等杂志上发表科普文章数十篇。
序言
20世纪90年代，当我还是耶鲁大学一位年轻的博士后时，我就开始对植物和人类感觉的相似性产生兴趣了。我本来很想研究一种植物特有的、与人类生理不搭界的生物学过程（我家已经出了六位博士了，全都是外科医生，这很可能是我对这一环境状况做出的反应）。于是，植物如何用光来调节发育这个问题就深深吸引了我。在研究中，我发现了一组独特的基因，是植物在判断周边有光亮还是黑暗时所必需的。后来我又获得了一个完全在我的研究计划之外的发现：在人类DNA中也能找到这样的一组基因。这让我大为惊异。由此就引出一个显而易见的问题：这些表面上是“植物特有”的基因，在人体内起什么作用？多年之后，通过大量的研究，我们知道，这些基因不光在植物和动物体内存在，而且在两者体内都是用来（在其他发育过程中）调节个体对光的反应的！
这让我认识到，植物和动物之间的基因差异并不像我原来想的那么大。就在我自己的研究课题从植物对光的反应演化为果蝇的白血病的时候，我开始探索植物生理和人类生理的相似之处。我发现，尽管没有植物知道如何说“西蒙尔，喂我”，但的确有很多植物“知道”不少东西。
实际上，在你家后院就能找到的花草树木都具备极为精密的感觉系统，只是你没怎么留心罢了。大多数动物能够选择环境，在风暴中寻找掩蔽之处，寻觅食物和配偶，或是随季节变化而迁徙。然而，因为植物不能运动，无法移向更好的环境，它们必须有能力抵抗和适应持续变化的天气、不断霸占自己领地的邻居和大举入侵的害虫。因此，植物演化出了复杂的感觉和调控系统，这使它们可以随外界条件的不断变化而调节自己的生长。榆树必须知道它的邻居是不是遮住了阳光，这样它才能想办法向有阳光的地方生长；莴苣必须知道是不是正有贪婪的蚜虫打算把它吃光，这样它才能制造有毒的化学物质杀死害虫，保护自己；花旗松必须知道它的枝条是不是正在被猛烈的风撼动，这样它才能让树干长得更强壮一些；樱花树则必须知道什么时候开花……
在基因水平上，植物是比很多动物都更复杂的生命，在整个生物学领域那些最重要的发现中，有不少就是通过研究植物而获得的。罗伯特·胡克在1665年使用他制造的原始显微镜研究木栓时第一次发现了细胞。在19世纪，格雷戈尔·孟德尔用豌豆得出了现代遗传学定律。20世纪中叶，芭芭拉·麦克林托克则用玉米揭示了基因的转座（跳跃）现象。现在我们知道，这些“跳跃基因”是所有DNA的特征，而且和人类的癌症紧密相关。还有，我们都知道达尔文是现代进化论的奠基人之一，而他的一些最重要的发现就属于植物特有的生理现象，其中有不少发现会在本书中加以介绍。
显而易见，我对“知道”这个词的用法不合传统。植物并没有中枢神经系统，哪一株植物都没有大脑，不能协调来自它全身的信息。然而，一株植物的各个部位仍然是紧密关联的，与光、空气中的化学物质及温度有关的信息，持续不断地在根和叶、花和茎之间进行交换，这样才能让植物最好地适应环境。我们不能把人类行为和植物在它们的世界中的活动方式等同起来，但当你看到我在这整本书中使用的那些通常只用于表达人类经验的词语时，我希望你能理解我的用心。我在探讨植物看到什么或嗅到什么时，我并不是在声称植物有眼睛或鼻子（或是拥有各种情感的脑中输入了所有感觉）。但是我相信，这些用语有助于敦促我们以新的方式思考视觉、嗅觉、植物的本质，以及那个终极问题——我们是什么？
本书并不是另一本《植物的秘密生活》。如果你在寻找那些认为植物和人一模一样的论述，那么在本书中你将一无所获。正如著名植物生理学家阿瑟·加尔斯顿早在1974年指出的，我们必须对“没有足够支持证据就提出的古怪说法”保持警觉。他说这话的时候，正是《植物的秘密生活》这本极为流行却无甚科学性的书在公众中流行最广的时候。这本书不光是误导了读者，更糟的是，还给科学界带来了一大后果——因为科学家对任何暗示动物感觉和植物感觉的相似性研究都十分警觉，这便妨碍了有关植物行为的重要研究。
自《植物的秘密生活》掀起巨大的媒体风浪到现在，已经过去了三十多年，在这期间，科学家对植物生命现象的理解已经有了很大的进步。在《植物知道生命的答案》这本书中，我会介绍植物生物学的最新研究成果，论证植物的确具有感觉。这本书并不打算对现代科学中植物感觉这个题目进行详尽而全面的综述，那样将会使本书变成一本除了最专业的读者以外没人能看得下去的教科书。相反，在每一章中我着重论述了人类的一种感觉，并把人类的这种感觉和植物的类似感觉相互比较。我讲述了感觉信息是如何被感知的，它是怎么得到处理的，以及对植物来说这种感觉的生态意义何在。在每一章中，就所讨论的感觉，我还同时提供了历史的和现代的理解视角。我选择了视觉、触觉、听觉、本体觉和记忆这几个主题来讨论，此外我还用了一章的篇幅专门讨论嗅觉，但我在本书中并没有专门关注味觉，因为嗅觉和味觉这两种感觉是紧密相关的。
我们的生存完全依赖植物。在用来自缅因州森林的木材建造的房屋里，我们醒来，倒一杯由产自巴西的咖啡豆烹制的咖啡，套上由埃及的棉花制成的T恤衫，在纸上打印报告，用汽车把孩子们拉到学校——而这汽车的轮胎是由非洲的橡胶制作的，其使用的燃料是汽油，也是由亿万年前死去的苏铁植物转变而成的。从植物中提取的化学物质可以退热（想想阿斯匹林）或治疗癌症（紫杉醇）。小麦引发了一个时代的结束和另一个时代的开始，而卑微的马铃薯引发了大规模移民。而且，植物一直在刺激我们的情绪，让我们惊奇：硕大的巨杉是地球上最大的独立的单一生物体，一些藻类却跻身最小的生物之列，而玫瑰毫无疑问能让所有人微笑。
知道了植物的用处，那为什么不花点时间，多了解一下科学家已经在植物身上取得的发现呢？让我们开始行程，去探索植物内在生命背后的科学吧。首先我们要揭示，当植物在你家后院一动不动地消磨时光时，它们都看到了什么。
后记
“智力”是英语中的一个借词。每一个人——包括发明了颇受争议的智商测验领域的阿尔弗雷德•比奈，以及著名的心理学家霍华德•加德纳在内——对于智力这个词本身的意义都有自己不同的理解，因此到底怎样的人算是“高智力”的人，不同的人看法也各不相同。虽然一些研究者认为智力是人类独有的特质，但是已经有报告指出从猩猩到章鱼等许多动物也都拥有一些多少符合于“智力”的特质。然而，如果把智力的定义用到植物身上，那就更易引起争议了。不过，有智力的植物这个观念实在很难说是一个新想法。医生兼植物学家的威廉•劳德尔•林德赛博士早在1876年就写道：“我发现，类似在人类身上表现出来的心智的某些特性，在植物中间也普遍存在。”
在苏格兰爱丁堡大学工作的备受尊敬的植物生理学家安东尼•特里瓦弗斯是较早的一位提倡“植物智力”的现代学者。他指出，虽然人类明显比别的动物更睿智，但智力不太可能是一种仅在智人（Homo sapiens）身上起源的生物特性。在这种观念下，他把智力看成是与诸如躯体形状和呼吸之类的生物性状没有区别的一种性状，所有这些性状都是通过自然选择从较早的生物体已经存在的性状演化而来的。第四章中提到的植物和人类共有的“聋子”基因可以使我们清楚地认识这一点。在植物和动物古老的祖先身上，这些基因就已经存在了，而特里瓦弗斯提出，它们身上一定也存在原始的智力。
2005年，一群研究植物各个方面机能的科学家确定了一个他们称之为“植物神经生物学”的新学科，目标是研究植物中的信息网络，这就在植物生物学家中引发了争论。这些科学家在植物解剖和生理及动物的神经网络之间看到了很多相似之处，有些相似之处显而易见，比如我们在捕蝇草和含羞草身上遇到的电信号转导，有些则比较牵强，比如植物根系的结构和多种动物的神经网络结构的相似性。
后面这个假说最开始其实是查尔斯•达尔文在19世纪提出的，最近几年里，它又被重新摆上了台面，植物神经生物学领域的两位先驱——佛罗伦萨大学的斯泰法诺•曼库索和波恩大学的弗兰提约克•巴卢厄卡对此尤为热衷。但其他很多研究植物的生物学家，包括很多非常卓越的科学家，都对植物神经生物学背后的观念提出批评，声称它的理论基础有缺陷，这一提法并没有加强我们对植物生理学和植物细胞生物学的理解。他们有种强烈的感觉：植物神经生物学在描述植物和动物生理的相似性上走得太远了。
面对这种质疑，植物神经生物学的很多倡导者都会首先解释，这个术语本身具有引发争议的性质，因此可以有效地促进学界对植物和动物处理信息的相似之处进行更多的争辩和讨论。正如特里瓦弗斯和其他人指出的，隐喻可以帮助我们建立平时建立不起来的联系。如果通过使用“植物神经生物学”这个术语可以督促人们重新审视自己对整个生物学以及植物学这一专门领域的理解，那么这个术语就是合理的。然而，我们要搞清楚一点：不管我们在植物和动物的基因层次上发现多少相似性（就像我们已经看到的，不管这些相似性多么重要），它们毕竟是多细胞生命的两种非常独特的演化适应形式，每一种的生存都依赖于一套为植物界或动物界所独有的细胞、组织和器官。举例来说，脊椎动物用骨骼承重，而植物却用木质的树干承重。二者具备相似的功能，在生物学上却各自都是独一无二的。
虽然我们可以把“植物智力”主观地定义为众多智力类型中的又一类型，但是这样的定义并不能增进我们对智力或植物生物学的理解。我认为，有意义的问题不是植物是否具有智力——我们要对这个词达成共识，不知要等到什么时候；有意义的问题应该是：“植物有意识吗？”而我认为它们的确有意识。植物对它们周边的世界有敏锐的意识；它们对视觉环境有意识，能够区分红光、蓝光、远红光和紫外线，并分别做出相应的反应；它们对周围的气味环境有意识，能够对空气中飘散的微量挥发物产生反应；它们对重力有意识，能够改变自己的形态以保证茎向上长，根向下伸；植物还对过去的经历有意识——它们能记住过去的感染和所经历的天气条件，然后根据这些记忆改变当下的生理状况。
如果植物有意识，在我们思考我们和绿色世界的关系时，这意味着什么呢？首先，“有意识的植物”不会对人类个体产生意识。我们只不过是增加或减少植物生存和繁殖成功概率的众多外部压力之一罢了。借用弗洛伊德心理学的术语来说，植物的心理完全缺乏自我和超我，虽然可能具有本我，也就是心理中接受感觉输入、按本能行事的无意识部分。植物对环境有意识，而人类是这个环境的一部分。但是，植物对不计其数的园丁和植物生物学家没有意识，尽管在这些人看来，他们都和各自的植物发展了某种个体关系。虽然这些关系对照顾植物的人来说颇有意义，它们却和一个孩子同他假想的伙伴之间的关系并无不同；意义的流向完全是单向的。我曾见过世界知名的科学家和未毕业的大学生研究者以相同的方式过度热情地使用拟人化的语言。在他们的植物叶子上染了霉菌时，他们会说它们“看上去不高兴”，在浇水之后，又说它们“很满意”。
这些用语代表了我们自己对毫无疑问与情绪无关的植物生理状态的主观估计。植物和人类都能觉察到丰富的感觉输入，但只有人类把这些输入转换成了一幅情绪图景。我们把我们自己的情绪负担投射到了植物身上，假定盛开的花比枯萎的花更快乐。如果把“快乐”定义为“最佳生理状态”的话，也许这么说是合适的。但是我想对多数人来说，“快乐”绝不仅仅依赖于完美的生理健康状态。事实上，我们都知道有人身受各样病患折磨，却仍然觉得自己快乐，有人明明健康，情感上却痛苦万分。我们都同意快乐是一种精神状态。
植物具有意识这件事也并不表明植物会感到痛苦。一棵能看、能嗅、能触的植物并不会比一台拥有不完美的硬盘驱动器的电脑感到更多的痛苦。实际上，“疼痛”和“痛苦”这两个词就像“快乐”一样，是非常主观的用语，用来描述植物是不合适的。国际疼痛研究学会对疼痛的定义是“伴随有现存的或潜在的组织损伤，或者被描述为具有这样损害的一种不愉快的感觉和情绪上的感受”。也许对植物来说，“疼痛”可以就“现存的或潜在的组织损伤”这一点来定义，比如当植物感知到导致细胞损伤或死亡的物理胁迫的时候，就发生了这样的损伤。植株能感知叶片什么时候被昆虫的颚刺破，知道什么时候被一场森林大火所焚烧。在一场干旱中，植物知道什么时候缺水。但是植物不会痛苦。就我们目前所知，它们不具备“不愉快的……情绪上的感受”。实际上，就算是在人类身上，疼痛和痛苦也被认为是两个分离的现象，由脑的不同部位所表达。脑成像研究已经确认疼痛中心位于从脑干上发展出来的人类大脑的深处，而科学家也相信感受痛苦的能力可定位于前额叶皮层。所以，如果感受痛苦需要额叶皮层高度复杂的神经结构和连接的话，那么因为只有高等脊椎动物才具备额叶，植物显然不会遭受任何痛苦——它们压根儿就没有大脑。
对我来说，植物无脑的观念非常重要，值得反复强调。如果我们时刻记住植物没有大脑，这就会从根本上大大限制对植物的拟人化描述。这使我们一边为了文字上的清晰继续把植物的行为拟人化，一边又知道所有这些描述都必须用植物无脑的观念来中和。虽然我们使用了“看到”、“嗅到”、“触到”这样的语词，但是我们知道植物和人类的整个感觉体验是有质的区别的。
如果没有这种提醒，对植物行为不受限制的拟人化就会导致不幸的结果——如果不说是搞笑的结果的话。比如说，2008年瑞士政府成立了一个旨在保护植物“尊严”的伦理委员会。无脑的植物恐怕不会担心自己有没有尊严。而且，如果植物有这种意识，那么这将意味着我们和植物世界之间的所有互动都会发生彻底的改观。也许瑞士人这种试图为植物赋予尊严的努力反映了我们想要确定自己和植物界之间的关系的努力。作为个体，我们常常通过把自己和其他人进行比较来在社会中寻找我们的位置。作为一个物种，我们也通过把我们自己和其他动物进行比较来在自然界中寻找我们的位置。我们很容易能以黑猩猩的眼光打量我们自己；我们可以和一只缠在母亲身边的大猩猩幼仔产生共鸣。约翰•格罗根的狗玛利，以及更早的拉西和任丁丁都唤起了我们非常深的移情感觉，即使不是真正爱狗者的人，也能在我们的犬类朋友身上看到人性。我就认识声称他们养的鹦鹉懂得他们心思的养鸟人，以及在海鱼身上发现了人类行为的鱼类爱好者。这些例子清楚地显示，“人性”只是智力的一种附加特性，虽然是一种有趣的特性。
那么，如果人类和植物具有相似的本领，都能对复杂的光环境、错综的气味、多样的物理刺激产生意识，如果人类和植物都具有偏好性，都有记忆的话，我们能把植物当成和我们一样的生物看待吗？
我们必须知道的一件事是，从一个广泛的层次来说，和我们有相同生理特征的不仅仅是黑猩猩和狗，还有秋海棠和巨杉。当我们凝视盛花的玫瑰树时，应该把它看成是久已失散的堂兄弟，知道我们能像它那样察觉复杂的环境，知道我们和它拥有相同的基因。当我们打量一棵在墙上攀爬的常春藤时，我们也要知道，如果不是远古时代发生的一些不可预料的事情，我们也可能免不了在墙上攀爬的命运。我们看到的是我们自己演化的另一种可能结局，在大约20亿年前分道扬镳的演化路线的结局。
然而，共同的早期遗传史并不能抹煞亿万年来的分离演化。虽然植物和人类具有相似的感知物理世界、对物理世界产生意识的能力，但是独立的演化路线还是让人类在智力之外，拥有了一种独特的人类能力——关怀他者的能力。
所以，当你下一次在公园漫步时，不妨花几秒钟时间自问一下：草坪上的蒲公英看到了什么？草闻到了什么？触摸栎树的叶子吧，你知道它会记得自己被触摸过。但是，这棵树不会记住你。反而是你记住了这棵树，此生此世都会留有对它的记忆。
文摘
“会说话的树”
1983年，两个科学家团队公布了一项和植物通讯有关的惊人发现，这让我们对从柳树到棉豆的所有植物的了解都有了革命性变化。这些科学家声称，树木可以彼此警告食叶昆虫即将到来。在这些较为浅显的结论背后，是令人震惊的暗示。报道这些研究的新闻很快在大众文化中传播开来，不光是在《科学》杂志上，连全世界的主流媒体都在谈论“会说话的树”。
戴维•罗兹和戈登•奥里安斯是华盛顿大学的两位科学家，他们注意到，如果一些柳树邻近的其他柳树已经被天幕毛虫所侵害，那么天幕毛虫就不太会在这些柳树的叶子上大吃特吃。罗兹发现，在病树附近的这些健康柳树能够抵抗这些毛虫，是因为它们的叶子含有酚类和单宁类物质，这使得叶子的味道对毛虫来说变得很差，而在病树的那些易遭噬食的叶子里就找不到这些物质。因为科学家在病树和它们健康的邻居之间找不到任何物理上的联系它们并不共享相同的根系，枝条彼此也不接触罗兹推测病树一定向健康柳树传达了一种借空气传播的外激素信息。换句话说，病树向邻近的健康柳树发去了信号：“小心！加强防备！”
仅3个月之后，达特茅斯学院的研究者伊安•鲍德温和杰克•舒尔茨发表了一篇影响重大的论文，支持了罗兹的报告。鲍德温和舒尔茨一直与罗兹有联系，他们不像罗兹和奥里安斯那样监视在野外开放环境下生长的树木，而是设计了条件高度可控的实验。他们研究的是在不透气的有机玻璃笼中种植的杨树和糖槭幼苗（大约1英尺8高）。实验中一共用了两个有机玻璃笼。第一个笼子里面有两个居群的幼苗有15株幼苗各有两片叶子被撕成两半，另15株幼苗则未受损伤。第二个笼子里面是对照组幼苗，自然，它们都没有损伤。两天之后，在受伤幼苗其他的叶子中发现有很多化学物质的含量升高了，这些物质包括已知能够阻碍毛虫生长的有毒酚类和单宁类物质。在对照组笼子中的幼苗体内则没有这些物质含量升高的迹象。然而，这一实验最重要的结论是，和受伤幼苗在同一笼子中的未受损伤幼苗的叶子中，也发现酚类和单宁类物质的含量有显著增长。鲍德温和舒尔茨提出，只要是受损的叶子，不管是在他们的实验中被撕损的叶子，还是在罗兹的观察中被昆虫摄食的柳树叶子，都会释放一种气体信号，使伤树可以和未受损伤的树木通讯，结果，那些未受损伤的树木会保护自身免受即将来临的昆虫侵害。
这些早期的有关植物通讯的报告常常被科学共同体中的其他人拒绝接受，他们认为这些研究要么缺乏正确的对照组，要么虽然得出了正确的结果，却夸大了其意义。与此同时，大众媒体却热情接受了“会说话的树”这个观念，把研究者的结论都拟人化了。不管是《洛杉矶时报》、加拿大的《温莎星报》，还是澳大利亚的《时代报》，新闻市场都在为这个观念走火入魔，登载的消息都有类似下面这样的标题：“科学家翻动新树叶，发现树木会说话”，“嘘，小小的植物有大大的耳朵”。《萨拉索达先驱论坛报》的头版标题则是“科学家相信，树木会说话，会彼此回应”。《纽约时报》1983年6月7日的主社论标题甚至是“当树木说话时”，在这篇文章中，作者推测“会说话的树木的树皮比立枯病更狠”9。所有这些公众媒体的关注都不足以使科学家接受鲍德温和他的同事提出的化学通讯的想法。但是在最近十年中，植物通过气味来通讯的现象已经在包括大麦、绢蒿和桤木在内的大量植物身上得到了反复验证，而在那篇开创性论文发表之时刚刚离开学院的年轻化学家鲍德温，则继续了他卓越的科研生涯。
尽管植物通过靠空气传播的化学信号受到邻近植物影响的现象，现在已经是公认的科学事实，许多疑问还仍然存在：植物真的在彼此通讯（换句话说，有目的地彼此警告即将到来的危险）吗？还是说，健康的植物只是在窃听受侵害植物的独白，后者本来不想被人听到它在说话？当植物向空气中散发气味时，这真的是交谈的一种方式吗？还是说它只是在释放气体？植物会呼叫帮助、警告邻居的想法富有寓意、充满拟人化的美感，但这真的反映了信号传递的原始意图吗？
为了解决这些问题，墨西哥伊拉普阿托高等研究中心的马丁•海尔及其团队在最近几年里一直在研究野生棉豆（Phaseolus lunatus）。海尔知道当棉豆被甲虫取食时，它会产生两种反应。被昆虫取食的叶子会向空气中释放混合挥发物，而花（尽管并未被甲虫直接侵害）会制造蜜汁，吸引以甲虫为食的节肢动物。在他研究的早期，也就是千年之交的时候，海尔在德国耶拿马克斯•普朗克化学生态学研究所工作，鲍德温也在那里工作，当时是（现在也是）系主任。就像在他之前的鲍德温一样，海尔也想知道棉豆为什么要释放这些物质。
海尔和他的同事把已经被甲虫侵害的棉豆植株放到与甲虫隔离的植株旁边，并监测不同叶子周围的空气。他们从3棵不同的植株上选择了总共4片叶子从一棵已经被甲虫侵害的植株上选择了两片叶子，一片叶子已被取食，一片叶子还未被取食；从一棵邻近的但仍然健康的“未受侵害”植株上选择了一片叶子；又从与甲虫或受侵害植株隔绝一切接触的一棵植株上选择了一片叶子，作为对照组。他们用一种叫作气相色谱质谱分析的高级技术（在电视剧《犯罪现场调查》中对这一技术常有展现，香水厂在研发新香水时也要用到它）来鉴定每片叶子周围空气中的挥发物。
海尔发现，同一棵植株上被取食的叶子和健康叶子释放的气体中，其挥发物完全相同，而作为对照组的叶子，其周围的空气却完全不含这些物质。此外，与受到甲虫侵害的植株相邻的棉豆健康叶子周围的空气中也含有挥发物，而且和在被取食的植株那里监测到的物质也相同。这些健康植株同样也不太可能再被甲虫摄食。
这一组实验显示，未受害的叶子如果与受害叶子邻近，就可以在防御昆虫上具备优势，这证实了早先研究的结论。但是海尔仍不相信受害叶会向其他植株“说话”，警告它们近在咫尺的侵害。相反，他怀疑邻近的植株恐怕是像窃听一样“窃嗅”了受害植株的内部信号，这个内部信号本来是发给同一植株的其他叶子的。
海尔用一种简单而精巧的方法改进了实验设置，以检验他的假说。他把两棵棉豆植株彼此靠近放置，但用塑料袋把受害叶密封了24小时。这回当他再检查和第一次实验相同的4种类型的叶子时，结果就有所不同了。受害叶仍然释放和以前相同的化学物质，同一棵豆蔓上的其他叶子和邻近植株的叶子现在却和对照组植株一样它们周围的空气中没有这些物质。
海尔和他的团队打开包裹受害叶的塑料袋，利用一个通常用在电脑芯片上给电脑降温的风扇，把受害叶周围的空气吹往两个方向：其一是向同一棵豆蔓上端的相邻叶子吹，其二是向远离豆蔓的空气中吹。他们检查了从茎蔓高处的叶子散发出来的气体，测量了它们产生的蜜汁量。被受害叶散发的气体吹拂到的叶子自己开始散发同样的气体，并同时产生蜜汁。没有暴露在受害叶散发的气体之中的叶子则没有变化。
海尔实验示意图
上面两幅图显示，海尔让甲虫侵害以灰色表示的叶子，然后检查同一株豆蔓和相邻另一株豆蔓上其他叶子周围的空气。上左图显示两株豆蔓上的所有叶子周围的空气中都含有相同的化学物质；上右图则显示当海尔把受害叶用塑料袋隔离之后，它们周围的空气异于两株豆蔓上所有其他叶子周围的空气。下面两幅图显示了海尔的第二个实验。他把来自受害叶的空气要么吹向同一株豆蔓的其他叶子（下左图），要么吹离这些叶子（下右图）。
这个结果意义重大，因为它揭示，从受害叶释放的气体对于这一植株保护其他的叶子免受侵害来说是必需的。换句话说，如果一片叶子被昆虫或细菌侵害，它会释放气味，警告兄弟叶保护自己免受迫在眉睫的侵害，这就好比在中国长城的烽火台上点火是在警告即将到来的袭击一样。通过这种方式，“嗅”到了受害叶散发的气体的叶子对于接连而至的暴力侵害有了更强的抵抗力，这就保证了植株自身的存活。
那么那些相邻的植株呢？如果它离被侵害的植株足够近，那就能从被害植株叶子之间的内部“对话”中获益。邻近的植株窃听到了附近的嗅觉对话，从中获取了关键信息，有助于它保护自身。在自然界中，这种嗅觉信号可传播至少几英尺（不同的挥发性信号传播的距离有远有近，这取决于它们的化学性质）。就棉豆而言，它们天然就喜欢群居而生，这对于实现一株有难、八方知晓的目标来说是足够了。
当邻近植株被噬食时，棉豆究竟闻到了什么东西？正如在菟丝子实验中描述过的“番茄香水”一样，“棉豆香水”也是多种气味的复合混合物。2009年，海尔和韩国的同事合作，分析了从被害植株的叶子散发出来的各种挥发物，以便确定化学信使究竟是什么。这里的关键在于鉴定那种明显负责与其他叶子进行通讯的化学物质。他们比较了遭受细菌感染的叶子所散发的物质和遭受昆虫取食的叶子所散发的物质。在这两种侵害下叶子释放的挥发性气体成分类似，唯有两种气体不同，才可以区别这两种侵害。受细菌侵害的叶子会释放一种叫作水杨酸甲酯的气体；被害虫摄食的叶子就不会释放这种气体，但会产生另一种叫茉莉酸甲酯的气体。
水杨酸甲酯在结构上和水杨酸非常相似。在柳树皮中可以找到含量丰富的水杨酸。事实上，古希腊医生希波克拉底就已经描述了一种从柳树皮提取的、能够缓解疼痛和退热的苦味物质，现在已知就是水杨酸。古代中东的其他文明也用柳树皮入药，美洲原住民也是如此。多个世纪以后，我们知道水杨酸是阿斯匹林（乙酰水杨酸）的化学前体，而水杨酸本身也是现代的许多除痤疮洗面奶的关键成分。
尽管柳树是水杨酸的一个众所周知的天然来源，人们从中提取水杨酸已经很有年头了，但其实所有的植物都会制造或多或少的水杨酸。植物同时还制造水杨酸甲酯（顺便一提，这是奔肌膏油的重要成分）。可是，植物为什么要生产止痛药和退热药呢？其实正如其他任何植物化学物质（即植物制造的化学物质）一样，植物并不是为了人类利益才制造水杨酸的。对植物来说，水杨酸是加强植物免疫系统的“防御激素”。当植物被细菌或病毒侵害时就会生产水杨酸。水杨酸可溶于水，它就从植物受感染的地方释放出来，通过维管系统到达植物的其他部位，发出细菌正在入侵的信号。植株的健康部位于是做出反应，开始进行多种方式的防御，要么杀死细菌，要么至少阻止瘟疫的扩散。在有的防御过程中，植物会在感染区域周围构筑一道由死细胞组成的壁垒，阻止细菌向植株其他部位移动。有时你能在叶子上见到这些壁垒，它们看上去是一些白点。在这些白点所在的叶片区域，细胞实际上是自杀了，这样它们附近的细菌就不能向远处扩散了。
从更广的层面上看，水杨酸在植物和人体内的功能是相似的。植物用水杨酸帮助其避免感染（这意思就是说，植物在生病时会用到水杨酸）。而我们遇上引发疼痛的感染时，自古以来就应用水杨酸治疗，现在又应用了其现代衍生物阿斯匹林。
回到海尔的实验上。在受到细菌侵害后，实验所用的棉豆散发水杨酸甲酯，这是水杨酸的挥发性形态。这个结果证实了十年前由拉特杰斯大学的伊利亚•拉斯金实验室所做的另一项工作，即水杨酸甲酯是烟草在遭受病毒感染后产生的主要挥发物。植物可以将可溶于水的水杨酸转化为挥发性的水杨酸甲酯，反之亦然。要理解水杨酸和水杨酸甲酯的不同之处，可以这样想：植物尝到水杨酸，而嗅到水杨酸甲酯。（正如我们所知，味觉和嗅觉是紧密相关的感觉。主要不同就在于，我们用舌头尝到可溶于水的物质，而用鼻子嗅到挥发性的特质。）
在海尔把受感染的叶子用塑料袋包起来的时候，他隔绝了水杨酸甲酯从受感染的叶子飘往同一株豆蔓或邻近植株未受感染的叶子的过程。而当来自受感染的叶子的气体吹到未受感染的叶子之上，使它终于“闻”到水杨酸甲酯的时候，这片叶子就通过叶片表面微小的开口（叫作气孔）吸入这一气体。一旦进入叶片深处，水杨酸甲酯就重新转化为水杨酸，而我们已经知道，这就是植物在生病时所服用的药物。
