让你泪流满面的花粉，在显微镜下是什么样子的？

来源 | 科学艺术研究中心（Art_And_Science）

作者 | Bushcream

春天万物生发，也带来了许多换季的烦恼，比如花粉过敏。打喷嚏、流鼻涕、眼睛发痒，总是让人不爽。可是想想，传播花粉是植物正常的生理过程，人家的繁育生息是头等大事……所以，抱怨也没了底气。还是反求诸己吧，比如避免接触过敏原、合理饮食、增加运动等。

不过，还是有些不幸消息的：花粉过敏的情况今后可能会更加严重。这一方面是因为现代社会干净的水源和空气令人体自带的免疫系统功能降低。

一个简单的例子，发达国家人口的过敏率比发展中国家高出了不少。

在19世纪，过敏甚至是一种贵族病，最早在医学文献中描述花粉过敏症的约翰·波斯托克（John Bostock）的医生每到夏天就眼睛发痒、不停咳嗽打喷嚏，他把这种症状叫做夏季粘膜炎，当时他找到28位病友，皆出身英国上层阶级。

 Dr.JohnBostock

另一方面，随着全球变暖，二氧化碳增加，植物花粉的暴露量将翻倍增长，当二氧化碳浓度达到800ppm时（目前大气二氧化碳月均浓度超过了410ppm），每株植物产生的花粉将平均增加53%。

实际上，换一个角度来想，这给部分人带来许多烦恼的花粉，真实的面目却也并非那么可憎。如果在电镜下去看看它们，你会发现，从几何机构上来说，这些不起眼的小东西真挺美的，而且形态和功能之间的呼应，也是那么让人惊叹叫绝。

今天，就趁着春光大好，窗外花粉飞扬，来观赏和了解微观世界的花粉粒吧，毕竟，知己知彼才是安身立命的根本。

这里想先给观赏性的鲜花们洗个冤。导致季节性花粉过敏的主要过敏原，并非那些色彩艳丽的花。

多数有花植物通过吸引昆虫来传粉，被称为虫媒花。虫媒花的花粉粒较大，有粘性，会粘附在前来采蜜的昆虫身上。你看，山柳菊的花粉就有很多小倒钩，便于粘附在昆虫上。

 山柳菊（hawkweed）和它的花粉粒

真正造成春季花粉过敏肆虐的罪魁祸首，不是虫媒花，而是风媒花。大部分禾本科植物和部分树木依靠风力传粉。它们的花朵其貌不扬，却能累计产生上亿粒花粉，个体小，容易被风传送。像是柏、杨、桦、松、榆等树木，都是常见的过敏原。

原来松树是这么传粉的

用肉眼看，花粉粒也不过是小小的颗粒，但显微镜下，却另有乾坤。例如，松的花粉有两个大大的气囊，有利于花粉随风传播。 

电子显微镜下的欧洲赤松（ScotsPine）的花粉粒

桦树属的花粉粒具有很高的过敏性，也随风传播

显微镜下的图片这么美丽，怎么少得了艺术的参与。要知道电子显微镜拍摄的照片是黑白的，为黑白照片染色可是艺术家干的活儿。

位于瑞士巴塞尔的Micronaut 工作室因其以显微镜拍摄的精美图片获奖无数，常常登上《美国国家地理》、《自然》这样的一线杂志。

Micronaut背后的主理人名叫Martin Oeggerli，是瑞士苏黎世联邦理工学院的一名癌症研究学者。他喜爱素描和摄影，在接触电子显微镜摄影后，创作迸发，佳作不断，拿奖拿到手软。

 Micronaut多次为美国国家地理提供封面

Martin Oeggerli 认为黑白色并不是真实的，因而他的上色常常模仿自然的颜色，他也致力使用不同的颜色凸显微型结构的复杂性。在Nature采访中，他说，“作为一个科学家，我认为黑白之下暗含信息，同时作为一名艺术家，我想要更有吸引力的图片。”

Micronaut拍摄的勿忘我的花粉粒，真奢华！

白缘文殊兰的花粉粒好像贝壳一般

无独有偶，英国皇家植物园邱园也常常生产美丽的植物显微图片。艺术家Rob Kesseler和邱园花粉研究中心主任Madeline Harley曾经合作出版过一本叫做Pollen: The HiddenSexuality of Flowers 的精美图册。这本书不单单介绍了花粉的结构，也一步步地介绍了植物从传粉到受精的生殖过程。

尼泊尔鸢尾的花，它好似病毒的花粉粒被Pollen: The Hidden Sexuality of Flowers用作封面

不丹国花蓝花绿绒蒿的花蕊和花粉粒

花粉粒虽然多为球形，但是表面纹路却各式各样，还有很多颇具几何美学构型，这当中也是有着演化和动力学上的原因。

2019年2月，宾夕法尼亚大学Alison M. Sweeney小组发表了依据相分离（Phase seperation）特性的统一的花粉形成物理学模型，与多种植物花粉纹路模式高度吻合。

电子显微镜拍摄的真实花粉粒照片（黑白）与电脑模拟的花粉粒物理模型的对比

相分离是混合体系在达到稳态平衡后，分离成两种或者多种单独材料的的过程，我们日常熟悉的一中相分离体系就是油水混合物了。

根据Sweeney的假设，花粉在形成过程中，由于花粉细胞先后分泌多聚糖的量、浓度、成分的不同，初生外壁并不均一，这不均一性会随着分泌物的增加逐渐扩大。

西番莲属（P.incarnata）植物花粉发育过程。紫色代表初生外壁，黑色代表细胞膜，蓝色代表胼胝体壁，黄色代表孢粉素。紫色箭头所指区域即为初生外壁多聚糖发生相分离的部分。

只要不均一性的初始排列不同，便会形成不同的纹路。这也算是生物学与物理学这两个学科知识完美合一的体现了。而这篇论文提出的框架也可能为其他的表面结构——例如昆虫角质层的形成——提供参考。

好吧，最后再多说一句花粉过敏症。无论如何，我们还是要保持乐观态度的，这样才能做好预防和保护。越来越多的研究证明，保持心情畅快是健康的第一要务。

生活中永远不缺乏快乐，缺的可能是一份享受的心情。如果你恰巧是一位过敏患者，在看完今天的文章之后，是不是也会多一份克服它的信心？

显微镜美学网站：

http://www.micronaut.ch

http://www.robkesseler.co.uk

花粉壁模式论文：

https://www.cell.com/cell/pdf/S0092-8674(19)30047-9.pdf