在中國西南高地的岩石裂縫中,四川和雲南兩省生長著一種不起眼的植物,名為燭台虎耳草(Saxifraga candelabrum)。在2500至3300公尺的高度,它會形成一簇簇黃色的花朵,上面覆蓋著微小的紅褐色絨毛。
長久以來,人們認為這些絨毛僅僅是為了防止乾燥或抵禦有害昆蟲。然而,《自然通訊》(Nature Communications)發表的一項最新研究揭示了它的真正用途:這種植物在極端貧瘠的高山環境中,積極地誘捕、捕捉並消化獵物。
由中國科學院昆明植物研究所的孫航教授領導的一個國際研究團隊,進行了一項堪稱「偵探式」的深入調查。
在野外實驗中,他們觀察到活體植物確實會捕獲昆蟲。隨後,研究人員對長達128年的植物標本進行了仔細分析,時間範圍從1888年到2016年。在45個經分析的標本中,有43個都帶有捕食的痕跡:微小的吸血蚊蟲卡在植物的絨毛上。
成熟的植株平均一次可捕獲71隻昆蟲。這種植物會散發出吸引昆蟲的花香,但體型較大的傳粉昆蟲,例如蒼蠅和蜜蜂,卻似乎察覺到危險,會刻意避開。
在顯微鏡下,科學家們在絨毛上發現了磷酸酶,這種酶能分解有機物,並且存在於所有肉食性植物中。
接著,研究人員進行了一項關鍵性的實驗:他們將標有稀有氮同位素(15N)的果蠅餵食給植物。兩週後,來自果蠅的氮同位素在植物組織中被檢測到,尤其是在花朵部分。
而沒有這些絨毛的對照組植物,以及非開花期的虎耳草,則沒有顯示出任何類似的現象。這是一個無可辯駁的證據。
這項發現有力地證實了查爾斯·達爾文於1875年在其著作《食蟲植物》中提出的假說。達爾文曾推測,某些虎耳草物種,例如圓葉虎耳草(Saxifraga rotundifolia)和傘狀虎耳草(S. umbrosa),可能具有肉食性,但他的實驗僅提供了線索,而非確鑿證據。
如今,在150年後,基因分析顯示出驚人的相似性:燭台虎耳草(Saxifraga candelabrum)中負責捕食的關鍵基因,與來自其他完全不同科屬的已知肉食性植物的基因相同。這是一種平行演化現象,即當生存環境的飢餓與貧瘠施加壓力時,相同的捕食機制在不同開花植物譜系中獨立演化出來。
這種植物的棲息地解釋了它為何會發展出如此奇特的進食方式。燭台虎耳草生長在青藏高原和橫斷山脈貧瘠的岩石上,這些地方的土壤幾乎不含礦物質營養。
因此,從昆蟲中獲取額外的氮源,在這裡不僅是便利,更是生存的關鍵,能讓植物生長得更快,並產生更多的種子。值得一提的是,這種捕食行為完全不妨礙其繁殖:大型的益蟲傳粉者幾乎不會被困住,即使偶然被捕獲,對於以微觀尺度衡量的巨大植物而言,它們也能輕鬆承受。
這項發現顛覆了我們對開花植物中肉食性普遍程度的認知。迄今為止,人們普遍認為地球上真正的肉食性植物約有830種,主要集中在13到14個科中(主要是狸藻屬和茅膏菜屬)。
現在看來,這種機制可能比原先設想的更加古老和普遍。許多高山和沼澤地區的「普通」植物,或許也採用了類似但較不明顯的捕食策略。未來在山區和沼澤地帶進行的新研究,可能會揭示出數十甚至數百種至今仍以樸實外表掩蓋其「嗜血本性」的植物。


