菟丝子

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TUhjnbcbe - 2023/2/24 8:13:00

你见过以捕猎为生的植物吗?它们没有叶绿素,也不长叶子,连根系都没有,专门依靠寄生在其他植物上存活,菟丝子就是这样一种植物!

菟丝子是旋花科的一种寄生植物,我们比较熟悉的旋花科植物有红薯和牵牛花。菟丝子放弃了植物固有的光合作用,像动物一样专注于捕捉猎物,寄生在其他植物身上。

宾夕法尼亚大学的昆虫学家康苏埃罗德莫拉埃斯设计了一个菟丝子“捕食”番茄的实验:在实验室中央的小圆桌上,摆放一个小巧但结构复杂的玻璃设备,设备的两侧分别是两个圆柱体玻璃容器,里面分别种植了菟丝子和番茄,并用一台录像设备记录接下来可能发生的一切。

经过一段时间的生长之后,康苏埃罗通过录像快放观察到了匪夷所思的一个过程。菟丝子竟然像一条偷吃鸟蛋的蛇一样,从其中一个圆柱体玻璃容器出发,朝着像迷宫一样复杂的玻璃管道设备出发。

虽然中间的玻璃管道有很多岔路,而且结构复杂,但是菟丝子却能迅速找到那条最佳路径,坚定地钻进了种有番茄的那个玻璃容器。在菟丝子触碰到番茄后,它的身体开始卷曲起来,紧紧地缠住了番茄。

菟丝子抓住番茄之后,不需要根系吸收养分,也不需要叶片提供光合作用,它们会长出一种名叫吸器的结构,刺破番茄植株的扁皮细胞,深入植物组织内部,直接吸收养分。

康苏埃罗博士不仅做了菟丝子捕捉番茄的实验,还通过多次试验掌握了菟丝子是如何找到宿主植物的。最初的时候,康苏埃罗博士用假花把菟丝子围起来,结果菟丝子无动于衷。

随后她又用真正的番茄来吸引菟丝子,只不过这些番茄都被扣上了玻璃罩,菟丝子依旧无动于衷,即便菟丝子的触须已经碰到了玻璃罩子,它也没有丝毫反应。

第三次试验时,康苏埃罗博士用一些透气的纱网把番茄包裹起来,然后把包裹好的番茄放在暗处。这一次,菟丝子立即发动了攻势,迅速地朝着被纱网包裹的番茄苗爬过去,并用藤蔓缠住了纱网。

康苏埃罗博士因此判断,菟丝子是依靠嗅觉而不是视觉来寻找猎物的。植物拥有嗅觉并非什么新鲜事,比如我们生活中把比较生的水果与那些已经成熟的水果放到一起,就能让生水果更快成熟,这种同步关于成熟的信息,就是靠它们的嗅觉来实现的。

我国厦门大学的李东霄博士和他的团队也对菟丝子进行过研究,而且在研究中发现,菟丝子的行为其实是受到了光信号和化学信号的共同影响。当菟丝子感受到红光和白光时,它们的藤蔓就不会发生缠绕的反应。如果它们接近了宿主植物,宿主植物身上反射的蓝绿光就会促使菟丝子的藤蔓卷曲,从而抓住猎物。

对于菟丝子来说,大面积的绿光意味着宿主植物生长茂盛,可以放心大胆地吸收宿主的养分。如果绿光消失,则意味着宿主植物可能已经萎蔫,是时候寻找其他的宿主了。

不过,菟丝子并不永远是强者。相反,在刚出生的时候,它们是相当弱小的。菟丝子没有真正意义的根,它们只会在发芽后长出一些淡*色的假根。这些假根的作用并不是吸收养分,而是帮助菟丝子固定住身体,方便它们的藤蔓直立起来,扩大搜索食物的范围。

菟丝子在缠住宿主植物之前,所有的养分全部来自一颗直径不足1毫米的种子。这颗种子中储存的养分,可以帮助纤细的菟丝子生长到70厘米的长度。菟丝子必须在一周左右的时间内找到周围的宿主植物,否则,种子里为数不多的胚乳耗尽之后,菟丝子小苗就只能死亡。

所以,菟丝子必须比周围的宿主植物发芽晚一些,以避免自己发芽之后,处于只有自己孤身一人的尴尬境地。按照正常的思路,菟丝子只需要让种子的发芽温度比其他植物更高一些就可以了。但是,非常有趣的事情是,菟丝子有着一套比我们想象的方法更为复杂的机制,来保障它们的种群延续。

菟丝子开花之后,会结出一个包含着几十粒种子的蒴果。等到种子成熟,蒴果就会裂开,让种子掉落到土壤里。第二年,菟丝子的种子并不会全部发芽,它们的种子会每年发芽一部分,而没有发芽的种子则保持休眠状态。菟丝子的种子最长可以休眠五年仍然保持发芽能力。

丝子虽然放弃了根系,也放弃了光合作用,但是它们获取能量的效率却并没有降低。相反,它们在演化的过程中,找到了更高效的能量获取方式。目前,科学家还不太确定,菟丝子是如何从一株正常的藤本植物,演化成一种以掠夺能量为生的植物杀手的。

对于依靠寄生其他植物来存活的菟丝子来说,叶绿素、叶子和根系几乎都是累赘,为了节约能量,菟丝子将这些器官全都抛弃掉了,实现自身利益的最大化。可是为什么那些宿主植物会心甘情愿地被菟丝子吸收营养呢?

一方面是因为菟丝子会释放一些假信号,让宿主放松防御,允许它们入侵并吸食营养;另一方面则是因为菟丝子也会给宿主带来一些好处,与宿主交换基因信息。

而且,在植物比较多样的地区,同一株菟丝子常常会寄生在很多株植物上,而且,这些宿主植物是不同的物种。

也就是说菟丝子不仅会与每一个宿主交换信息,还会让这些信息以菟丝子的藤蔓为中介,实现跨宿主跨物种的信息交换,这对宿主来说是十分有利的。

奇怪的知识是不是又增加了?

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