Nature Plants|植物与真菌的合谋:猎杀昆虫,共享盛宴

文摘   2024-08-19 11:14   中国香港  
2024年8月1日,Nature Microbiology上线了一篇关于植物与真菌共生的研究论文,“An acidophilic fungus promotes prey digestion in a carnivorous plant”。该研究表明,勺叶茅膏菜和一种寄生其上的嗜酸性真菌发生了协同进化,并在消化过程中协调表达各自的基因来产生特殊的酶,加速消化猎物并促进吸收其中的养分。
鉴于这篇研究的科学性和趣味性,Nature Plants于8月14日上线了一篇评论员文章,“Share the meat”。其主要内容如下:
食肉植物:自然界的“外星捕食者”

想象一下,如果植物也能“吃”肉,那会是什么样子?事实上,这样的植物确实存在,它们不依赖阳光和土壤,而是靠捕食昆虫来获取营养。这些食肉植物一般生活在营养极度贫瘠的环境中,为了生存下去,演化出了各种神奇的方法来捕捉小虫子。

独立演化的智慧

在大自然的舞台上,食肉植物以其独特的生存策略,成为了进化巧妙性的生动例证。这些的捕食策略其实是独立演化的,它们有的用粘性叶片吸引并粘住昆虫,有的用快速闭合的夹子陷阱捕捉猎物,还有的用充满液体的捕虫瓶来溺死并消化误入的小动物。这些植物的消化液中,生活着一群特殊的微生物,主要是细菌,它们通过提供水解酶来帮助植物分解猎物。

茅膏菜:外星触手的秘密

其中,茅膏菜属的植物,也就是我们通常所说的露珠草,更是像来自科幻电影的外星生物。它们的叶子变态成了触须状,上面布满了透明的粘性腺体,伪装成了等待昆虫上钩的甜蜜陷阱。这些腺体对昆虫来说,那看似美味的花蜜,其实却是充满了消化酶的致命粘液。

真菌与植物的共生奇迹

近日,由中国台湾的科学家蔡怡升所带领的团队发现,勺叶茅膏菜(Drosera spatulata)的粘液中有一种名为Acrodontium crateriforme的嗜酸性真菌。这种真菌的名字听起来有点可怕,但它对茅膏菜来说却是一种宝贵的合作伙伴。实验表明,这种真菌能够通过增加蛋白质的降解,帮助勺叶茅膏菜更有效地从捕获的昆虫中吸收养分。

更有趣的是,基因组测序揭示了这种真菌与茅膏菜之间的共生关系。它们之间的合作是如此紧密和默契,以至于在消化过程中,植物和真菌协同了表达特定的酶和运输蛋白。这种合作不仅提高了消化效率,还促进了养分的吸收,让两者都从中受益。

合作的力量

这种现象揭示了一个重要的生态学原理:合作往往比竞争更能带来双赢的局面。食肉植物和它们的微生物伙伴,就像是自然界中的“全生物体”,它们共同工作,形成了一个更加强大和有效的生存策略。

下次当你漫步在大自然中时,不妨留意一下那些不起眼的植物,也许它们正悄悄地演绎着属于自己的精彩故事呢!

茅膏菜科茅膏菜属的匙叶茅膏菜(Drosera spatulata),又称小毛氈苔、小毛毡苔、宽苞茅膏菜、金雀梅、匙叶毛毡苔、勺叶茅膏菜、洛弗丽茅膏菜。其原产于广东中部至西南部及其沿海岛屿、广西南部,常见于田野、草地和山坡等草丛和灌丛中,花果期3-9月,且形态特征如下:
  • 草本;茎短小;叶基生,莲座状排列,幼叶向托叶处一次折叠;叶倒卵形、匙形或楔形,长1-2厘米,边缘密被长腺毛,上面腺毛较短,下面近无毛;叶柄长0.5-2厘米,下部无毛,上部具腺毛,托叶膜质,深裂。

  • 聚伞花序花葶状,1-2条,长4-16厘米;花序梗、花梗和花萼均被头状腺毛;苞片不裂,钻形、线形或倒披针形,长约2毫米;花萼钟状,5裂;花瓣5,紫红色,倒卵形,长约2毫米。

  • 蒴果3-4瓣裂;种子多数,细小,黑色,脉纹蜂巢状。
【后记】
自然界中存在着许多未解之谜,每一次科学的进步都让我们更加接近真相。希望这篇文章能够激发你对自然的好奇心,一起去探索这个美丽世界的更多秘密吧!

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