植物什麼時候吃肉了？

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如果昆蟲不小心落在了澳大利亞土瓶草（cephalotus follicularis）那長得如同瓶子一般的葉子上，可就倒大霉了！這些不幸的獵物將被捲入「瓶口」，被其中分泌的酶消化殆盡。

澳大利亞土瓶草，比我們通常所說的豬籠草體型較小

如今，通過研究土瓶草等食肉植物的基因，研究人員發現，全世界的食肉植物都恰巧使用著同一份「致命配方」。其中不乏有相聚甚遠、已獨立進化上百年的食肉植物，這又是為什麼呢？

「這是一個典型的『趨同演化』的例子，」負責該項目的植物學家VictorAlbert為我們解釋道，其團隊的研究成果已於上周發表在Nature Ecology and Evolution。

所謂「趨同演化」，是指系統關係非常遠的種類，演化為相近外形的現象。在《科學世界》2016年第12期的「奇異的有袋類」一文中，我們也對趨同演化進行了介紹。最簡單直接的例子就是海中的鯨，鯨不是魚類而是哺乳類動物，但由於在水中生活演化成流線型的體型，和常見的魚類外形極為相似。也就是說，即便是系統關係非常遠的種類，在相同的環境下生活，體型就會越來越像。

食肉植物屬於被子植物（開花植物），如前文提到的澳大利亞土瓶草，但其與分布在美國或東南亞的豬籠草關係並不近，反倒與楊桃更親密。這說明，食肉的特性在植物界被重複地演化出來，就好比流線型的身體在鯊魚身上演化了出來後，又在鯨的身上再次演化。也許，是因為這些植物都生活在營養物貧瘠的土壤環境中，不得不通過「捕獵」的方式獲取氮、磷等營養元素。

致命配方

看看圖中澳大利亞土瓶草，除了普通的扁平葉片，還長有像瓶子一樣的葉片，「瓶口」張開露出猙獰的「牙齒」。經過對該物種的基因測序，Albert的團隊發現，有食肉功能的葉子和沒有食肉功能的普通葉子中被激活的基因大不相同。這裡的食肉功能不僅指消化獵物，還包括分泌澱粉質模擬花蜜吸引昆蟲，以及使表面如同打蠟般光滑以防上鉤的獵物逃走。

為了弄清土瓶草究竟如何捕食，研究人員從瓶草科植物和其他類別的食肉植物中提取了消化液。通過質譜分析法鑒定了35種蛋白質，其中絕大多數蛋白質都被其他開花植物用於防禦病原菌。比如，很多植物都會分泌能分解幾丁質的酶，用於抵抗真菌。這是因為很多真菌的胞壁正是由幾丁質構成。但澳大利亞土瓶草，以及其他食肉植物則將這種酶稍加改造，用來消化主要成分也是幾丁質的昆蟲外骨骼。

研究發現，這些獨自進化的食肉植物不光同時想出了這個好辦法，甚至連分泌的酶的形態都十分類似。這也進一步說明，趨同演化已經發生在分子層級上。

茅膏菜科的捕蠅草

小黃花盛開時被美哭的狸藻

小囊代替「瓶子」的作用

當然，除了能消化獵物之外，食肉植物首先要想盡各種方法將獵物吸引過來。沒有瓶子的食肉植物怎麼做呢？捕蠅草屬茅膏菜科，雖然沒有「瓶子」，也能分泌蜜汁吸引小蟲，一旦小蟲闖入便以迅雷之勢將小蟲夾住；水生狸藻類植物通過吸盤固定獵物，再將獵物吸入囊中消化。

文章來源/Nature News

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