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如果植物被侵犯了,會如何反擊?

跟兩棲動物常年的廝殺相比,植物似乎與世無爭,生活得和諧而寧靜。但如果你仔細地觀察它們,就會發現這些弱小生命的生活並不太平,因為幾百萬年來,貪婪的蟲子就像《植物大戰殭屍》里的殭屍,總在尋找著機會對植物下口。那麼,這些不會跑也不會叫喚的植物就只能坐以待斃嗎?情況並不是這樣的,因為植物不是被動的受害者,它們已經進化出了強大的防禦措施。

如果植物被侵犯了,會如何反擊?

戰鬥提前預備:釋放化學彈

在《植物大戰殭屍》里,豌豆射手是第一道防線,只要殭屍來犯,就會用豌豆回擊。在真實的植物世界,在害蟲進攻時,植物也會拉起第一道警告防線——釋放化學彈。

如果一隻昆蟲咬了一口植物的葉子,葉子馬上就會釋放揮發物拉響警報,化學彈會告訴植物的其他部分,以及周圍的植物鄰居,開始準備火力反擊。附近收到警報的葉子會一起釋放茉莉酮酸酯激素,這種激素可以緊急製造各種針對蟲子的「毒藥」,形成植物的第一道火力線——化學武器反擊。

不要小看這些化學武器,人類的許多藥物,無論是娛樂的還是藥用的,都是從植物這些化學武器中提取來的。比如,咖啡因實際上是咖啡植物對昆蟲的防護劑,尼古丁是煙草植物的保護劑。這些成分或在動物體內有活性,影響它們的身體機能,或對細菌和其他微生物有毒性。

如果植物釋放這些化學彈時遇上了大風大雨天氣,使得周圍的植物無法接到警告信息,那又怎麼辦呢?別急,還有土傳真菌幫助它們。許多物種與土傳真菌有共生關係,這些真菌侵入到植物根的外層,以植物存儲的碳為食,反過來又幫助植物獲得氮氣和磷。土傳真菌在成長後,會一步步壯大自己的實力,通過吐出長長的細絲狀菌絲,殖民附近的其他植物,形成了植物間龐大的地下網路聯繫系統。

在豆類植物的實驗中,研究者發現與土傳真菌網路聯結起來的其他植物依舊會釋放出防禦性的化學物質,沒有相連的鄰居卻並沒有意識到危險。這就是為什麼即使植物的化學彈打不出去,周圍的植物也已經做好戰鬥準備,因為土傳真菌也已經將這一危險信息成功送出。

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尋求支援

人類在發起戰爭時,常常因為共同利益的關係,聚集盟軍參戰。植物在參戰時,也會積極拉攏害蟲的天敵前來支援。比如,當毛毛蟲準備對歐洲玉米下口時,歐洲玉米接受到進攻信號後,會釋放出β-石竹烯,這種物質的氣味能招來寄生蜂,寄生蜂會產卵在毛毛蟲身體里,使毛毛蟲的進食速度放緩,進而食慾減退,幫助玉米逃過一劫。幾周後卵從毛毛蟲肚子里孵化出來時,毛毛蟲也就一命嗚呼了。當玉米根遭受毛毛蟲襲擊時,玉米根部還會釋放β-石竹烯,招來捕食者蛔蟲。

不過,有時植物尋求支援也會招來不受歡迎的客人。許多在美國種植的玉米失去了產生β-石竹烯的能力,使它們受不住昆蟲的襲擊。但研究者們恢復了玉米內部產生這種化學物質的基因後,它們的根部卻開始感染病原黴菌,這種黴菌似乎錯誤地將β-石竹烯視作是邀請函。這使得玉米面臨很尷尬的局面:要麼屈服於黴菌對自己的損害,要麼任由毛毛蟲侵犯。

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設置陷阱

當小昆蟲貪吃豬籠草分泌出的甜液時,就會被豬籠草的粘液粘住掙脫不掉,直至死亡。食蟲草食人花散發腐敗的氣味誘惑昆蟲,大概吃掉了10隻新鮮的昆蟲後,才會開出一朵艷麗的大花。但大多數的植物沒有進化出這麼可怕的陷阱,它們做得最多的,只是設置陷阱釋放化學毒素來自保。

十字花科家族的植物(包括西蘭花、白菜、芥菜),會儲存一些看似無害的化學物——硫代葡萄糖苷在細胞區室里,旁邊有一種叫做黑芥子酶的酶類,這兩者中間由一層薄薄的細胞牆隔開。當一個不素之客來吃葉子時,它會破壞掉這堵細胞牆,這時黑芥子酶會和硫代葡萄糖苷發生反應產生化學毒素,使捕食者籠罩在毒物中,就是這些反應使得十字花科植物有點苦味並具有抗氧化劑的特性。

不過,只有當這些化學陷阱有效時,植物才會繼續投入更多資源創造毒素。咬食的昆蟲比如毛毛蟲一般會觸發了陷阱,使得植物提高毒素生產量。然而,吸食植物者比如蚜蟲,習慣用針管吸食就可以避開這種陷阱,植物並不會浪費資源在這種無效的武器上。

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間諜遊戲

在幾百萬年與蟲子打交道的過程中,一些植物已經聰明到破譯了敵人的交流密碼,並成功地用它們來發送假信息。

比如,當蚜蟲遭受攻擊時會釋放信息素β-金合歡烯,這個信息會告訴其他的蚜蟲:我們被困,快點逃生。於是,植物在受到蚜蟲攻擊時,也會釋放β-金合歡烯,通過模仿蚜蟲的警告信息來嚇退它們。

大部分植物釋放的β-金合歡烯是與其他化合物混合在一起的,蚜蟲在多次被騙後,已經學會忽視了它們。不過野生土豆已經找到改進這些信號的方法了,它們會在微小葉毛的末端上的球莖里儲存大量的β-金合歡烯,當蚜蟲登陸上葉子時,它的腿首先會被黏到有粘性的葉子表面,當蚜蟲試圖擺脫困局時,一個輕微的甩腿動作就會打破球莖,釋放出高濃度的β-金合歡烯,拉響蚜蟲的報警系統,警告周圍的蚜蟲不要輕舉妄動。

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緊急救援

植物會受傷嗎?這是一定的。植物會被人類不小心踩踏,或受到疾病和昆蟲的攻擊,或被食草動物嚼爛,這時,它們會散發出不同氣味的混合物,這些混合物有的是對付昆蟲的「毒藥」,有的是用來療傷的「解藥」。比如,你如果將一片葉子撕開,葉子流出綠色的汁液,但隨後汁液就會凝固,就像動物流血後又結疤止血一樣。這是因為受傷的植物也會產生一種叫做損傷激素的創傷激素,能刺激細胞分化,「包紮」傷口,起到像動物傷口裡血栓止血的作用,這些反應可以在被襲擊的幾分鐘內發生,也就是說植物可以邊包紮傷口邊投入戰鬥。

除了「止血」,一些植物綠葉揮發物的化合物還會發揮「消炎」的作用,保護受傷的組織免受真菌的感染。在割草時,你聞到的新鮮草香,就是這種化合物的味道。它們也會向鄰居釋放警告信號,提醒危險正在面前,所以在你聞到濃濃的青草香時,可能植物間正在驚叫著告訴彼此:「危險!」

以昆蟲的繁衍速度和貪吃能力,理論上可以吃掉自古以來的所有植物,而正是由於植物的反擊能力和自救能力,才使得到現在昆蟲只吃掉了全球植物量的10%。不過,昆蟲已經開始針對植物的化學防禦發展出解毒劑,包括中和毒素的能力,這個壓力使植物也得發展出新的技能。就像紅桃皇后理論說的「你只有不停地奔跑,才能停留在原地」的那樣,你只有不斷進化,才能生存下去。而植物和昆蟲的軍備競賽還將繼續升級下去。

本文源自大科技*科學之謎 2016年第8期雜誌文章、歡迎廣大讀者關注我們大科技的微信號:hdkj1997

作者寫於2016-08-09
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