食肉植物是如何爱上荤腥儿的

• 花匠小妙招
• 2025-01-01 05:12

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近日，我国科学家发现毫米级人类远祖至亲如上图。有网友戏称为“猪笼草”。这回，猪笼草真的来了...

红瓶猪笼草

我们都知道猪笼草是一种食肉动物。除此之外，还有好多种食肉植物，它们遍布于全世界。食肉动物是一种会捕获并消化动物而获得营养（非能量）的自养型植物。

一只昆虫如果不幸落在澳大利亚猪笼草像嘴一样的叶子上，那它就要倒霉了。猎物会被拉进像管子一样的“罐状”器官中，一种特定的酶混合物会将其消化掉。

澳大利亚的猪笼草

通过研究猪笼草的基因组，并将其消化昆虫的液体与其他的食肉植物对比，研究人员发现，全世界所有的食肉植物都拥有相同的致命“分子配方”，尽管它们经过数百万年的进化之后分布在世界各地。

研究人员之一美国纽约水牛城大学的植物基因科学家Victor Albert说：“我们着眼于一种经典的趋同进化案例。”这项研究于2月6日发表在《自然生态与进化（Nature Ecology and Evolution）》上。

食肉植物是从开花植物的家族体系中发展出来的。澳大利亚猪笼草（土瓶草科）原产于澳大利亚西南海岸，它与杨桃的关系比美国和东南亚的猪笼草更加密切。这表明，植物进化出食肉性可能是为了应对缺乏营养的生长土壤。Albert 说：“它们想要从捕获的猎物身上获取氮和磷。”

致命的配方

澳大利亚猪笼草拥有致命的“捕手”叶子——它长得就如同露齿大笑般的叶子，它也有扁平的叶子。在对其基因组测序之后，研究团队发现，“捕手”叶子和扁平叶子中激活的部分基因不同。这些基因包括制造淀粉和糖（生成引诱昆虫的花蜜）的基因，以及生成蜡状物质的基因，蜡状物质最终使得昆虫难以逃离被捕食的厄运。

为了弄清楚猪笼草如何吃掉猎物，研究人员从土瓶草科植物和其他不相关的食肉植物中提取了用于消化的酶混合物，并利用质谱分析鉴定了35种蛋白质。其中很多蛋白被其他开花植物用于对抗病原体。比如，植物通常会产生酶来分解一种名为几丁质的聚合物，作为对抗真菌的方式。但是Albert 推测，澳大利亚猪笼草及其他的食肉植物则利用这种酶来消化昆虫的外骨骼，外骨骼也是由几丁质组成的。

在这项新研究中，Albert 和他的同事还发现，对于有远亲的食肉植物，包括捕手植物，它们生成消化液蛋白质的基因有共同的进化起源。此外，在不同的物种身上，这些基因以类似的方式独立地进化，改变了酶的形状。虽然现在还没有证据，但研究人员认为，正是这些突变或许恰好帮助了这些酶共同处于消化液时更稳定的存在。

生态学家Aaron Ellison说，虽然研究人员们早已意识到趋同进化对于食肉植物的重要性，但是这项新研究仍然非常重要，因为它表明趋同可以在分子水平上发生。

如果这些植物没有捕获昆虫的能力，那么具有吃掉昆虫的能力则没有用处，在漫长的进化过程中产生了多种多样的捕获解决方案。捕蝇草诱捕猎物，狸藻类植物则利用吸盘使猎物无法动弹。在《食虫植物 (1875年书籍)》中，达尔文详细描述了茅膏菜用于把昆虫固定到叶子上的触手。Albert 说：“这也就难怪达尔文写了一整本关于食肉植物的书呢。”

捕绳草

狸藻Utricularia vulgaris

阿芙罗狄蒂捕虫堇和奇异茅膏菜

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