在西南中国(四川和云南)高海拔地区的岩石缝隙中,生长着一种不起眼的植物——烛台虎耳草。
在海拔2500至3300米之间,它会形成一簇簇黄色花朵,花朵上覆盖着细小的红褐色毛发。
长期以来,人们认为这些毛发仅仅是为了防止植物脱水或抵御有害昆虫。
然而,发表在《自然通讯》上的一项新研究揭示了它的真正用途:这种植物在高山极端贫瘠的环境中,积极引诱、捕获并消化猎物。
由中国科学院昆明植物研究所的孙航(音译)领导的一个国际科学家团队,对此展开了一项堪称“侦探式”的调查。
在野外实验中,他们观察到活植物正在捕捉昆虫。随后,他们研究了长达128年(从1888年至2016年)的植物标本。
在分析的45个标本中,有43个带有捕食的痕迹:细小的叮咬型蚊虫被困在植物的毛发上。成熟的植物平均同时 удержи着71只昆虫。
这种植物会散发出吸引昆虫的花香,但大型传粉者,如苍蝇和蜜蜂,却会避开,仿佛它们能感知到危险。
在显微镜下,科学家们在这些毛发上发现了磷酸酶,这种酶能够分解有机物,并且存在于所有食肉植物中。随后,研究人员进行了一项关键实验:他们给植物喂食了用稀有氮同位素(15N)标记的果蝇。
两周后,来自果蝇的氮被检测到存在于植物组织中,尤其是在花朵里。没有这种毛发或未开花的对照组虎耳草,则没有表现出任何类似现象。这提供了无可辩驳的证据。
这项发现出色地证实了查尔斯·达尔文在1875年其著作《食虫植物》中提出的假说。达尔文曾猜测某些虎耳草属植物,例如圆叶虎耳草(Saxifraga rotundifolia)和荫生虎耳草(S. umbrosa),可能具有食肉性,但他的实验只提供了猜测而非确凿证据。
如今,150年后,基因分析显示了惊人的相似性:烛台虎耳草中负责捕食的关键基因,与已知来自完全不同科的食肉植物的基因是相同的。这是一种趋同演化(或平行演化)现象——在花卉植物的不同谱系中,当贫瘠和资源匮乏构成生存压力时,相同的机制独立地进化出来了。
这种植物的栖息地解释了它为何会发展出如此奇特的营养方式。虎耳草生长在青藏高原和横断山脉贫瘠的、缺乏氮的岩石上,那里的土壤几乎不含矿物质养分。
在这种环境下,从昆虫中获取额外的氮源并非仅仅是锦上添花,而是关乎生存的关键,它使植物能够更快生长并产生更多种子。
而捕食行为也完全不影响其繁殖:大型有益传粉者极少被捕获,即使不慎被困,植物也能轻松应对,因为其体型远大于被捕食的微小昆虫。
这项发现颠覆了人们对开花植物食肉性普遍性的认知。此前,地球上真正的食肉植物被认为大约有830种,主要集中在13至14个科中(主要包括狸藻科和茅膏菜科)。
现在看来,这种机制可能比原先想象的更为古老和普遍。许多高山和沼泽地区的“普通”植物,可能也在采用类似但不太明显的捕食策略。
未来在山脉和沼泽地带的进一步探索,可能会发现更多数十甚至数百种此前一直以朴素外表隐藏其“嗜血”本性的物种。


