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
發布時間:2021-04-10
瀏覽次數:2419

  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”,看似凶猛,其實它們(men) 隻能捕食一些昆蟲,這些昆蟲頂多是小型的蛙類、蜥蜴等。

  與(yu) 達爾文同時代的英國倫(lun) 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(cong) 蛙類到哺乳動物體(ti) 內(nei) 發現的電脈衝(chong) 。與(yu) 達爾文通信後,他發現了給捕蠅草兩(liang) 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育的首個(ge) 例證。

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

  而且對捕蠅草來說,每一次閉合異常消耗能量,每個(ge) 夾狀捕蟲器可使用3至4次,最終將失去關(guan) 閉的能力。因此,在植物園,捕蠅草都隻深藏在遊客不易到達的地方。

  截至目前,植物學家們(men) 發現,食蟲植物主要有5種基本的捕蟲機製——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(guan) 閉的夾狀捕蟲器;能產(chan) 生真空而吸入獵物的囊狀捕蟲器,以及具有向內(nei) 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。加上捕蟲機製的差異,因此不同食蟲植物在‘觸覺’和消化上差異巨大。”秋西說。

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

  食肉植物的研究一直是科學家感興(xing) 趣的熱點。不久前,中國科學院多個(ge) 研究院所與(yu) 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,並在《科學》旗下的《分子科學》發布論文,揭示其中均含有大量納米顆粒,這加深了人們(men) 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(yu) 昆蟲之間,植物利用觸角、視覺或者氣味信號來作用於(yu) 昆蟲上的研究也有一些新的發現。

  “不過出於(yu) 研究材料少、實驗難度高等原因,相關(guan) 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典問題上。”秋西介紹說,除了起源與(yu) 進化,食蟲植物是怎樣協調它們(men) 和傳(chuan) 粉者的關(guan) 係等,還有諸多未解之謎。

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