自然科普:食蟲植物獵殺消化之謎 靠多重本領把蟲子“吃”下去
來源:科技日報
作者:趙漢斌
發(fā)布時間:2021-04-10
瀏覽次數(shù):2481

  獵殺消化之謎 靠多重本領把蟲子“吃”下去

  這些植物界的“動物殺手”,看似兇猛,其實它們只能捕食一些昆蟲,這些昆蟲頂多是小型的蛙類、蜥蜴等。

  與達爾文同時代的英國倫敦大學應用生理學教授約翰·波頓-桑德遜的研究對象原本是從蛙類到哺乳動物體內發(fā)現(xiàn)的電脈沖。與達爾文通信后,他發(fā)現(xiàn)了給捕蠅草兩根剛毛施壓能導致捕蟲器閉合的電信號,這也是電活動調控植物發(fā)育的首個例證。

  一百多年后,美國亞拉巴馬州奧克伍德大學的亞歷山大·沃爾科夫和他的同事證明,電刺激本身的確是捕蟲器關閉的引發(fā)信號。

  而且對捕蠅草來說,每一次閉合異常消耗能量,每個夾狀捕蟲器可使用3至4次,最終將失去關閉的能力。因此,在植物園,捕蠅草都只深藏在游客不易到達的地方。

  截至目前,植物學家們發(fā)現(xiàn),食蟲植物主要有5種基本的捕蟲機制——具有含消化酶或細菌消化液的籠狀或瓶狀捕蟲器;周身布滿黏稠液滴的黏液捕蟲器;快速關閉的夾狀捕蟲器;能產(chǎn)生真空而吸入獵物的囊狀捕蟲器,以及具有向內延伸的毛須而將獵物逼入消化器官的龍蝦籠狀捕蟲器。“食蟲植物在進化樹上來源差別巨大。加上捕蟲機制的差異,因此不同食蟲植物在‘觸覺’和消化上差異巨大?!鼻镂髡f。

  而通常認為,植物的完整食蟲性必須包括吸引、捕捉和消化這三個過程,同時也必須將獵物消化成為便于植物吸收的氨基酸和銨離子等產(chǎn)物。因此,一種植物能否生成消化酶被作為判斷其是否具有食蟲性的一個標準。

  食肉植物的研究一直是科學家感興趣的熱點。不久前,中國科學院多個研究院所與香港大學合作,用代謝組學方法,分析了瓶子草和捕蠅草黏液等肉食性植物葉片和陷阱中的組織特異性代謝物成分,并在《科學》旗下的《分子科學》發(fā)布論文,揭示其中均含有大量納米顆粒,這加深了人們對食蟲植物分泌的天然水凝膠黏液的認識。

  此外,在食蟲植物與昆蟲之間,植物利用觸角、視覺或者氣味信號來作用于昆蟲上的研究也有一些新的發(fā)現(xiàn)。

  “不過出于研究材料少、實驗難度高等原因,相關成果在近些年一直不多,對食蟲植物的研究熱點依舊在一些經(jīng)典問題上?!鼻镂鹘榻B說,除了起源與進化,食蟲植物是怎樣協(xié)調它們和傳粉者的關系等,還有諸多未解之謎。

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