-對于植物長期使用化學(xué)武器的行為,昆蟲表示強(qiáng)烈譴責(zé)
發(fā)布時(shí)間:2020-10-03
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-對于植物長期使用化學(xué)武器的行為,昆蟲表示強(qiáng)烈譴責(zé)

 戰(zhàn)爭中最引人注目的總是那些更大更強(qiáng)的“大殺器”,人們總是更容易先關(guān)注坦克、飛機(jī)、艦船的較量,同理,在漫長的進(jìn)化戰(zhàn)爭中,巨獸之間為搶奪頂部生態(tài)位的競爭也最容易被關(guān)注。

  可是生物進(jìn)化的戰(zhàn)爭不止有橫向的兩強(qiáng)相爭,縱向的攻防博弈也無敵有趣。和我們兩腳獸的世界相比,植物的生活似乎有些平淡而無趣,但只要你用心觀察,就會(huì)發(fā)現(xiàn)在它們的死對頭昆蟲的貪婪蠶食下,植物的進(jìn)化就是一場生存反擊之戰(zhàn)。

  不會(huì)動(dòng)的植物也能戰(zhàn)斗嗎?它們顯然已經(jīng)進(jìn)化出了不少基于化學(xué)的防御手段。

  當(dāng)然,就像游泳和跑步不能兼得一樣,這些防御手段也需要付出額外的能量和營養(yǎng),這些資源原本可以用于它們的生長和修復(fù),因此,為了平衡發(fā)展,植物們必須有所取舍,從它們的化學(xué)武器庫里挑選個(gè)別趁手的兵器。下面就介紹其中的五種備受昆蟲譴責(zé)的化學(xué)手段——警報(bào)、結(jié)盟、陷阱、間諜、急救。

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  與其7天24小時(shí)全天候準(zhǔn)備好武器,顯然遭受攻擊后再緊急出動(dòng)會(huì)是一個(gè)減少浪費(fèi)的辦法。一旦昆蟲叮咬啃食了葉片,葉片就會(huì)發(fā)出警報(bào),釋放出一種揮發(fā)性物質(zhì),類似于信號彈“一支穿云箭,千軍萬馬來相見”的作用,植物的其他部分甚至是鄰居也都會(huì)開始戒備,抵御進(jìn)一步的昆蟲攻勢。

  這個(gè)預(yù)警系統(tǒng)通過一連串的分子事件發(fā)揮作用。首先是觸發(fā)茉莉酮酸的釋放,這種物質(zhì)能夠分解為一類名為JAZ的蛋白質(zhì),而后者可以抑制植物體內(nèi)各種有毒和保護(hù)性化學(xué)物質(zhì)的基因表達(dá),JAZ蛋白被清除,大規(guī)模殺傷性化學(xué)武器開始生產(chǎn)。

  有些植物還會(huì)利用地下“情報(bào)網(wǎng)絡(luò)”來向周圍的同類發(fā)送警報(bào)。植物會(huì)與土壤中的真菌形成共生關(guān)系,真菌能穿透植物根部的表層,通過偷取植物的碳水化合物為生,同時(shí)會(huì)幫助植物攝取氮磷等重要養(yǎng)分作為回報(bào)。真菌會(huì)長出細(xì)長的菌絲,覆蓋周邊的植物,形成巨大的地下網(wǎng)絡(luò)。

  在一項(xiàng)針對豆類植物的實(shí)驗(yàn)中,研究人員將蚜蟲放置在一株套在塑料袋的植物上,由于塑料袋阻隔了空氣,使其無法通過揮發(fā)性物質(zhì)發(fā)出警報(bào),但由于地下真菌網(wǎng)絡(luò)的存在,通過菌絲與之相連的植物也開始釋放防御性化合物。真菌在這場植物與昆蟲的戰(zhàn)爭中大概充當(dāng)了一個(gè)地下情報(bào)機(jī)構(gòu)的角色。

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  所謂“敵人的敵人就是朋友”,植物們也深諳此道。招募盟友為自己出頭簡直是最好的雙贏合作,它們釋放特殊的揮發(fā)性物質(zhì)能夠吸引來昆蟲的天敵,當(dāng)然可能還是昆蟲,但這不重要,解決眼下的危機(jī)才最重要。

  比如,當(dāng)毛蟲啃食歐洲玉米時(shí),它會(huì)釋放出一種揮發(fā)性的β-石竹烯,引來寄生蜂。寄生蜂會(huì)將卵產(chǎn)在毛蟲體內(nèi),減緩它們進(jìn)食的速度,幾周后卵孵化的同時(shí)也就殺死了毛蟲。同樣的,歐洲玉米也會(huì)在地下釋放β-石竹烯來應(yīng)對玉米根蟲(一種甲蟲的幼蟲),信息物質(zhì)從土壤中的孔隙釋放,對附近的捕食性線蟲大喊“花生瓜子飲料礦泉水,有需要的嗎?”

  然而,信號彈能夠引來盟友同樣也會(huì)把行蹤暴露給敵人。美國的一些玉米品種已經(jīng)失去了產(chǎn)生β-石竹烯的能力,因此經(jīng)常遭受蟲害。研究人員通過基因工程恢復(fù)它們失去的能力,卻發(fā)現(xiàn)它們被一種病原性真菌纏上了,顯然這種真菌會(huì)通過β-石竹烯來識別目標(biāo)獵物。這對美國的玉米來說是一個(gè)戰(zhàn)略上的兩難,要么與寄生蜂和線蟲結(jié)盟但把行蹤暴露給真菌,要么自己獨(dú)自面對植食性昆蟲的猛攻。

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  如果有能力在入侵者的線路上設(shè)置陷阱,那或許也沒人愿意輕易動(dòng)用無差別大規(guī)模殺傷性的武器,畢竟都是成本。十字花科下蕓苔屬的植物(常見的有西蘭花、卷心菜、芥菜)把一種看似無害的化合物硫代葡糖糖苷儲(chǔ)存在細(xì)胞里,旁邊便儲(chǔ)存著它的“引信”。

  當(dāng)植食性昆蟲傻乎乎地咬破植物,硫代葡糖糖苷釋放出來與酶反應(yīng)轉(zhuǎn)化為異硫氰酸酯,也就是我們常說的芥子油,總之就是芥末那味兒,迅速包裹前來進(jìn)犯的敵人,讓它們生不如死。

  不過陷阱也需要花費(fèi)很多精力來設(shè)置,每當(dāng)有昆蟲啃咬,蕓苔屬植物就會(huì)加緊硫代葡糖糖苷的生產(chǎn),以應(yīng)對下一波攻勢,否則就是敵不動(dòng)我不動(dòng)。如果遇上蚜蟲這種靠吸食而非啃咬進(jìn)食的昆蟲,這種觸發(fā)式的陷阱也就不太奏效了。

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  我們還可以在植物戰(zhàn)爭中找到人類戰(zhàn)爭的特色間諜戰(zhàn)。有些植物已經(jīng)學(xué)會(huì)了它們敵人的通訊方式,并且會(huì)利用這種手段散播“謠言”。

  蚜蟲在受到捕食者攻擊的時(shí)候會(huì)釋放一種名為β-法尼烯的信息素,目的是警告區(qū)域內(nèi)的其他同類有人偷家趕緊開溜。有些植物也會(huì)釋放β-法尼烯來模仿蚜蟲發(fā)出的求救信號嚇退它們,但有時(shí)候并不是很奏效。

  原因在于植物會(huì)源源不斷地釋放這些信息素,把它們當(dāng)做一種防御性的揮發(fā)物質(zhì),可是這樣對蚜蟲來說就像是每時(shí)每刻都有人在叫狼來了,聽多了也就習(xí)慣了忽略了。

  然而,野生馬鈴薯學(xué)會(huì)了一種全新的方法來控制這種信息煙霧彈,它們把信息素儲(chǔ)存在細(xì)小葉毛末端的一個(gè)球莖中,當(dāng)蚜蟲落在葉子上的時(shí)候,它的腿會(huì)站在黏性葉毛的表面,隨著它掙脫束縛,信息素釋放,這樣一來就逼真得多了。

  最后,戰(zhàn)場不僅僅要拼武器拼戰(zhàn)略拼情報(bào),后勤也同樣重要。一場艱苦卓絕的戰(zhàn)斗結(jié)束后,植物們必須照顧好自己的傷口,一系列被稱為綠葉揮發(fā)物的化合物起到了防腐的作用,保護(hù)受損組織免受細(xì)菌或真菌的感染。這些物質(zhì)也帶來了我們印象中的青草味,同時(shí)也能警告鄰近植物危險(xiǎn)的存在。

  受傷的植物還能產(chǎn)生一種叫做“傷口荷爾蒙”的創(chuàng)傷性酸,刺激細(xì)胞分裂,加速傷口愈合,就像動(dòng)物傷口的結(jié)痂一樣。這些反應(yīng)發(fā)生在受到攻擊后的幾分鐘內(nèi),植物在抵御入侵者的同時(shí)就已經(jīng)開始自我修復(fù),它們需要在防御和再生之間做出權(quán)衡。

  植物和昆蟲之間的戰(zhàn)爭從未停止,一代又一代地在地球上演,每一方都在不斷地優(yōu)化自己的戰(zhàn)術(shù),試圖在戰(zhàn)爭中取得優(yōu)勢。比如昆蟲也進(jìn)化出了抵抗植物防御手段的能力,包括免疫毒素,甚至竊取植物的武器庫來達(dá)到其他目的,迫使植物開發(fā)全新的武器和戰(zhàn)術(shù)。這場戰(zhàn)爭是一場“紅色皇后”(一種協(xié)同進(jìn)化的假說)的軍備競賽,雙方都全力以赴,只為在這個(gè)弱肉強(qiáng)食的世界站穩(wěn)腳跟。



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