食肉植物为何会变成食肉动物？

至少从达尔文时代起，科学家们就对食肉植物着迷。** 谁能不被它吸引呢？很难不被捕蝇草用它粘稠的触手制服猎物，或被捕蝇草迅速合拢的叶片以及与动物颚部惊人的相似之处所惊叹。这些独特的物种展示了研究人员几个世纪以来一直在剖析的技能，希望了解它们是如何变成食肉植物的。

近年来，基因组分析等新技术带来了新的见解，这些见解无疑会让早期食肉植物研究者大吃一惊。“如果达尔文能获得这些信息，他宁愿放弃他的长子，”威斯康星大学麦迪逊分校的植物学家 Thomas Givnish 说。但关于这些植物是如何演化而来的，仍然存在一些令人费解的谜团。

食肉植物的技能马戏团

与蕨类植物（约有 4 亿年历史）相比，食肉植物要年轻得多，可能出现在大约 800 万到 7200 万年前。从那时起，全球物种为获取营养而利用其他动物的策略呈爆炸式增长。

捕蝇草的“嘴巴”可能是最著名，也是被理解得最透彻的食肉植物的捕食方式。“对我来说，捕蝇草是食肉植物的女王，”德国维尔茨堡大学的生物物理学家 Rainer Hedrich 说。

当植物需要养分时，其貌似肉质的夹子内部会变红并散发出水果香味，以此引诱昆虫。落入陷阱的虫子会触碰到内壁上微小的毛发。每根被触动的毛发都会触发一个动作电位——或者说是一个电信号——在植物体内传递。正如 Hedrich 和他的团队发现的，捕蝇草需要触碰两次毛发才会关闭。当有四根毛发被触碰时，植物便开始分泌消化液。这意味着它会等待猎物挣扎，直到确定它有零食可以吞噬。只有到那时，它的“嘴巴”才会变成胃和肠，消化猎物并将养分输送到植物体内。

其他食肉植物可能不像 Hedrich 所钟爱的捕蝇草那样有戏剧性，但它们通过自己的技术也能完成任务。例如，北美地区的瓶子草，叶子会卷曲成一个倒置的 Oboe 形状，简单地等待猎物掉入它们的“杯子”里。还有一些茅膏菜属的植物，它们的叶片平坦，覆盖着粘液，能将猎物粘住，然后再分泌酶将其分解。有些植物则用微生物代替消化酶，而微生物也会从中获取一部分养分。

有些植物偏爱粪便

还有一整类食肉植物依赖于，嗯，它们的共生动物的排泄物。例如，婆罗洲的树鼩会在它们偶尔会吃的同一种瓶子草里排泄。树鼩和其他物种的粪便富含氮，这是这些植物可能特别缺乏的元素之一。

Givnish 说，大多数这类植物都生长在土壤养分（尤其是氮）稀缺的地方，例如委内瑞拉的砂岩高原。寻找非常规养分来源的需求很可能在最初驱动了食肉植物的进化。吃昆虫的植物也往往在阳光充足、潮湿的环境中茁壮成长。Givnish 认为这是因为肉食性最终会提高光合作用能力，而这种能力在明亮潮湿的环境中最为有效。他和他的实验室将很快进行实验来验证这一想法。

他们从哪里来？

如果一种植物感受到进化压力，想要用动物副产品来替代土壤养分，那么它是如何发展出所需的技能的呢？DNA 分析表明，有助于其他物种免受捕食的基因在食肉植物中也起到了探测和消化猎物的作用。“它们扭转了局面，”Hedrich 说。“与其防御，它们反而利用这些机制来攻击。”在非食肉植物中，饥饿昆虫的啃食会增加一种激素的产生，这种激素调控修复和防御。在捕蝇草中，Hedrich 和他的团队发现，在猎物触碰两次不同的毛发后，同样的激素会急剧升高——这很可能促使植物开始组装消化液。

尽管研究人员大致了解了食肉植物的出现时间以及它们所采用的各种特质，但究竟是哪些特质最先出现，这一点仍然不清楚。Givnish 说，食肉物种之间在基因上往往相似——一个属，或者说亲缘植物群，可能完全由食肉植物组成。由于缺乏那些没有演化出这种不寻常的营养获取方式的近缘植物，因此很难判断关键的食肉特质是在家族树的哪个位置出现的。

一项让许多生物学家感到困惑的进化步骤是，瓶子草叶片形状的起源。“我们现在真的不知道，”Givnish 说。作为一名生物物理学家，Hedrich 希望食肉植物能帮助他和其他研究人员了解动作电位是如何进化的。这些电信号是人类和动物体内肌肉和神经细胞进行交流的方式。如果植物也能做到，那么它们更慢、可能更原始的动作电位或许能指示出这种传递方式的起源。

无论这些古代食肉植物经历了什么，它们发展出的技能都令人印象深刻。毕竟，它们能力的基因来源非常简单，Hedrich 说。“食肉植物是在一个愚蠢的卷心菜已有的基础上发展起来的。”