食肉植物的生存智慧

张唯诚

通常，动物是吃植物的，但有一些奇特的植物反转了局面，它们反而吞噬昆虫、爬行动物，甚至小型哺乳动物。不过，对于这些食肉植物来说，动物更像是一道配菜，而不是主食。因为食肉植物和其他植物一样，也通过光合作用从阳光中获取能量，而动物只提供额外的营养，让它们能在营养匮乏的环境，例如沼泽和布满岩石的地表上生存。

目前，世界上已知的食肉植物大致有600种，它们中的大多数捕食昆虫。有些食肉植物很有名，比如捕蝇草。当一只苍蝇、蜜蜂或小青蛙爬到它们那外形特别的叶子上时，叶子会以惊人的力量闭合，使得猝不及防的动物被夹在叶子中无处可逃，最后只好束手就擒。研究表明，当猎物触发了捕蝇草陷阱般的叶面时，处在叶子绿色外表面的细胞会发生膨胀，而位于粉红色内表面的细胞则没有膨胀，这样的差异导致一种力量把外表面向内推去，于是，由于压力的作用，那叶子便迅速关闭了。

捕蝇草的颚状叶子是捕捉昆虫的陷阱

捕蝇草只需要很短的时间就能关闭叶状陷阱。有科学家在研究了捕蝇草后认为，它们的感觉毛会在遭到猎物的触碰后，产生生物电流辐射到叶子上，这道电流激活了存在于细胞膜中的离子通道，从而引发了叶子的闭合，这就是它们能在极短的时间内关闭叶状陷阱的原因。

最近，科学家们发现，一种名为Triantha occidentalis的白色花朵也以昆虫为食。这种花亦称“西部假水仙”，研究人员在加拿大不列颠哥伦比亚省的柏树山省立公园发现了这种花。它们白色的花瓣看起来并不特别。其实，人们早在19世纪就知道这种植物，但直到现在，才发现了它们对肉的喜爱。研究人员在2021年8月17日的《美国国家科学院院刊》上报道了这一发现。

科学家们近来发现，这种看起来并不特别的白色花朵以昆虫为食

西部假水仙利用花茎上的黏毛诱捕猎物，那是一些看起来无害的有黏性的毛。加拿大温哥华英属哥伦比亚大学的植物学家肖恩·格雷厄姆指出，有黏性的毛在植物中并不是那么非同寻常，许多非食肉植物也具有这种毛，它们利用这种毛抵御害虫，以防自身被昆虫伤害，但后来这种黏毛发展成了诱捕猎物的陷阱。

设置陷阱

食肉植物设置陷阱的技术并不单一。生活在水中的食肉植物以孑孓和鱼类为食，其中一些用吸盘吸走它们的猎物。此前的研究揭秘了一些狸藻类植物布设陷阱的方法，它们用多叶的茎把花朵从湖底或池塘的底部推到水面上，那花茎上布满陷阱，每个只有几毫米，就像带铰链盖的袋子。为了设置一个这样的陷阱，这些植物要从它们的“袋子”里挤出水来。当猎物，比如孑孓，在 “袋口”触动了细毛，盖子就会打开，外界的水被吸进去，从而把猎物也带进了“袋子”中。当盖子合上时，孑孓就被困住了。

食肉植物通常以昆虫为食，但有些喜欢吃更大的动物，如鸟、老鼠和青蛙等，一些猪笼形的植物甚至能吞下小蝾螈。不过在动物方面，进化也使它们获得了逃脱的本领。在东南亚，潜水蚂蚁可以绕着猪笼草光滑的边缘行走而不掉进去。如果它们失足，也可以爬出来。

食肉植物猪笼草

研究发现，食肉植物拥有一些食肉动物所具有的特性，它们生活在明亮而缺乏营养的沼泽中，同时还缺少一种基因，这种基因可以微调植物从光线中获取能量的方式，能使植物在光合作用中做得更好。对此，肖恩·格雷厄姆认为，了解了这些情况后，就如同看到游戏拼图的图块最终聚合在了一起，食肉植物渴望肉类的秘密渐渐地显现了出来。

遇到难题

然而，有关食肉植物的秘密，科学家们需要知道得更多。肖恩·格雷厄姆和其团队成员决定寻找西部假水仙捕食猎物的更确凿的证据。幸运的是，这种花生长在从阿拉斯加到加利福尼亚的北美西海岸，甚至在温哥华附近徒步旅行时也能找到它们。

科学家们进行了相关的实验，首先他们给果蝇喂食了氮-15同位素。与普通氮相比，氮-15的每个原子中都多包含一个中子。一旦果蝇摄取了它，它们的身体就会显示出重氮的特征。接下来，研究人员将果蝇附着在西部假水仙的花茎上。氮-15在自然界中并不常见，但通过测试可以发现它们并计算出它们在某样东西（例如这种野花的组织）中的含量。肖恩·格雷厄姆的研究小组发现，这种野花中超过一半的氮来自果蝇，而不是土壤。更为重要的是，这些野花的黏毛渗出了磷酸酶，这是一种消化酶，许多食肉植物通过产生磷酸酶以消化它们的猎物。

粘在茎毛上的昆虫成了食肉植物的营养来源

然而，即使食肉植物杀死并吃掉昆虫，它们也会遇到一些复杂的情况。例如捕蝇草，它们合上叶子是由于昆虫触碰了叶子上的感觉毛导致的，此前的研究显示，捕蝇草似乎有一个办法知道合上叶子的最好时机。当昆虫触碰了第一根感觉毛时，捕蝇草并不会马上合上叶子，它会等待一段时间，假若在这段时间内，昆虫触碰到了第二根感觉毛，捕蝇草便开始行动了。捕蝇草为何要这样做呢？科学家们的看法是，它们可能要确定那触碰了感觉毛的昆虫是否爬到了叶子更靠里面的位置，同时它们还需要确定那个触碰是否真是由猎物引起的。

更为重要的是，捕蝇草还必须考虑如何避免杀死授粉者，那是帮助它们繁殖的生物。食肉植物通常使用两种方式将传粉者和猎物分开：一是安排它们的花朵和陷阱错时出现;二是使用不同的气味或颜色，这样就可以吸引不同的物种造访它们的花朵或者进入陷阱。不过在气味或颜色方面，人们了解得尚不充分，这是未来研究的一个需要深入探索的领域。

捕蝇草的花朵位于诱捕器的上方

聪明策略

上述两种方法在捕蝇草上并未被明确地观察到，它们的诱捕器发育得较早，在植物开花期间也存在并且很活跃。不过，捕蝇草似乎采取了第三种方法，那就是将它们的诱捕器和花朵相隔得远一些。它们的花朵通常生长在高处，而诱捕器却安排在低处。捕蝇草的传粉者往往是飞行类昆虫，而猎物通常是爬行昆虫，如蜘蛛和蚂蚁等。捕蝇草用这种高花低陷阱的配置，将传粉者和猎物导向了不同的目标。研究人员在一次研究中，觀察到捕蝇草的诱捕器和花瓣上先后有13种昆虫造访，其中9种是潜在的传粉昆虫，它们都没有被陷阱所困。因此，科学家们认为，花朵和陷阱相隔很远的设置，是食肉植物避免杀死授粉者的最常用的策略。这也是世界上大多数食肉植物都进化出了这种机制的缘由。

然而，新发现的食肉植物——西部假水仙似乎并不是这样的，它们身上的黏毛就在花朵的旁边。它们将陷阱靠近花朵，这似乎违反了游戏规则。然而，这种花的黏毛黏性并不大，它们只能捕捉小苍蝇和小甲虫，却不足以捕获蜜蜂和蝴蝶等体形较大的传粉者。科学家们认为，这种植物的黏毛还可能暗示了食肉植物是如何进化的：即植物使用黏毛原本只是为了防御昆虫以避免伤害自己，然而在营养匮乏的地方，食肉植物将捕获的昆虫吃掉，可能对植物而言是有好处的。

捕蝇草的全貌图