震惊！植物操控精子竟可能有全新方式
授粉在植物王国中可能是一个相当残酷的过程。来自南非和巴西的一组科学家发现，相互竞争的植物可能会相互争夺传粉者的身体部位空间。这种竞争随后会影响谁的花粉能到达下一朵花，谁的不能。这些发现详细记录在最近发表在《美国博物学家》上的一项研究中。
随着时间的推移，一些动物和昆虫已经进化出阴茎上的复杂构造，据信在它们自己储存精子之前，这些构造可以从雌性的生殖道中清除竞争雄性的精子。
与动物交配不同，植物繁殖不涉及花朵之间的直接接触。为了与其他雄性植物竞争，对携带植物精子的花粉的操纵必须在花粉借助前来的传粉者（如飞蛾、蜜蜂或蝴蝶）的身体到达另一朵花之前进行。此外，大约 94%的植物同时具有雄性和雌性生殖器官。为了避免自花授粉，单个花朵通常会先经历雄性阶段，然后是雌性阶段。
开展此项研究的团队认为，植物能够掌控花粉在传粉者身上的放置位置及数量。植物或许还形成了更类似于动物精子操控的策略来达成此目的。
为进一步了解，研究人员研究了Hypenea macrantha，这是一种巴西特有的红色多年生花。在实验室中，他们建立了一个实验模拟，并使用慢动作视频来记录该植物的策略过程。这种花使用一种类似弹弓的机制，把蜂鸟喙上竞争对手花朵的花粉移除，并将自身的花粉稳稳放置在同一位置。
这种名为“爆炸性花粉放置”的机制在植物界并非完全未知。白桑在植物界和动物界中都有着已知的最快运动速度。花粉弹射机制的速度可以超过每小时 380 英里（每秒 170 米）。
然而，这项研究提供了一些实证证据，以说明爆炸性花粉放置的有效性。为了收集这些数据，该团队用 量子点标记了爆炸时释放的花粉，并对其慢动作视频进行了分析。Hypenea macrantha的花粉在释放后以每秒 2.62 米的速度传播。相比之下，奥运会选手尤塞恩·博尔特的速度大约是其四倍，为每秒 10.44 米。
据该团队表示，他们的发现包含了植物中这种竞争花粉去除想法的证据。雄性植物之间的竞争可能也促成了这种特征的进化。
“蜂鸟所访花朵会把花粉留在蜂鸟的喙上，但可供花粉附着的位置极少，”南非斯泰伦博斯大学的研究合著者兼进化生物学家布鲁斯·安德森在一份声明中说道。“花朵已进化出一种弹射机制，能将花粉射向蜂鸟的喙。弹道颗粒的力量能够清除来自竞争植物先前沉积的颗粒，让花朵能把自身的颗粒放置在更洁净的喙上，从而增加其繁殖成功的机会。” 
这些植物或许会以一些此前未知的方式相互竞争。像Hypenea macrantha这样的两朵花在交配时通常不发生相互作用，这使得花朵难以像其他一些植物和动物那样进行操纵。然而，配子操纵实际上可能发生在抵达花朵的传粉者身上，而不是在其他花朵的叶子或花瓣上。
如果像快速的蜂鸟这样的传粉者到达一朵被此前所访植物的竞争花粉所覆盖的花朵，这朵花可能很难把自身的花粉放置在蜂鸟身上，因为它必须与这些竞争花粉颗粒竞争，才能进入蜂鸟所访下一朵花的胚珠，其繁殖成功的机会可能相当低。
“所以，一朵花能做什么？就像某些长有特殊阴茎装饰的动物那样，它可以进化出策略，在放置自己的花粉粒之前，清除传粉者身上的竞争对手的花粉粒，”安德森说。
此前，科学家们认为花卉的大量绽放主要是为了让花粉粒附着于传粉者身上。也有人认为这是一种把它们惊吓得飞走并飞到新植物上，从而将花粉传播到更远距离的方式。
“然而，我们的数据表明，这种机制实际上可能会使先前花朵的花粉被取代，通过增加传粉者身体上的空间竞争，从而提高雄性生殖成功率，”该研究的合著者、巴西乌贝兰迪亚联邦大学的植物学家维尼修斯·布里托在一份声明中表示.
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