为了不被吃,植物太难了

2022-04-20 18:13司阳
风流一代·经典文摘 2022年4期
关键词:尼古丁天敌昆虫

司阳

要说地球上最弱小的生物,植物可算当之无愧:扎根在土地里,无法自由运动躲避天敌,鲜嫩多汁的外表却容易引来群狼环伺,要想成功繁殖后代有时候还不得不依靠天敌的帮助。这是怎样无奈的命运呀?尽管如此,植物也没有放弃,它们靠着强大的生存智慧和技能在过去的地球上活得风生水起。

初级生存技能

弱小动物的一大保命妙招是保护色,有些植物也学会了这一妙招。

生石花是一种常见的多肉植物,它具有两片肥厚的颜色灰暗的叶子,其中储存大量的水分和营养物质,能让生石花在干旱的环境中活得更久。在非生长季节,整颗生石花看上去就像一颗灰扑扑且开裂的鹅卵石,在土石堆里毫不起眼,这样昆虫和鸟类等植食动物就不容易发现它,从而达到保命的目的。

还有的植物本来不具有保护色,迫于无奈改变了“肤色”。梭砂贝母是一类长在高原山地上的植物,因为生长在险峻的环境中,除了鸟类,它的天敌并不多。但是,贝母是常用中药川贝的植物体,人们经常采摘贝母制药,这对它的生存影响越来越大。为了生存,近年来,梭砂贝母开始变色了。

梭砂贝母的植株原本像大多数植物一样,拥有大量叶绿体,呈现黄绿色。但是,在灰突突的山崖峭壁上,绿色十分扎眼,从远处就可以一眼看到,大量贝母因此被人们发现并采摘。但在最近的一个研究中,科学家发现,山地上生长着许多灰褐色的梭砂贝母,它们的叶子和花瓣的颜色都几乎与山石融为了一体。科学家将这些变色的贝母照片展示给志愿者,让他们从中找出贝母,结果发现保护色确实有效,与山石颜色更接近的贝母更难被找到。

除了保护色,植物还有一些防御武器。许多植物的叶子特化成尖利的针状,能刺伤动物的嘴和内脏器官,比如松树的针叶、小蘖和仙人掌的尖刺、刺草的锯齿状叶缘等;还有的植物枝干上长有尖刺,比如皂角树、枳树等植物枝干上密密麻麻的瘤状尖刺,让鸟类无处下脚,其他植食动物也不敢轻易靠近。

荨麻等植物把针和毒两种防御武器相结合,从而产生更有效的保护作用。它的倒刺能起到皮下注射器的作用,在戳入取食动物的皮肤的同时,毛刺从叶子上脱落下来,牢牢地扎在皮肤上,并把使人不舒服的毒素注入皮肤中,引起严重的皮肤炎症。被扎疼的动物下次再遇到这类植物时,会更加小心甚至敬而远之。

终极生存技能

虽然植物们有张良计,但植食动物们也进化出各种各样的过墙梯:鸟儿尖利的喙、昆虫厚实的外骨骼、善于识别植物颜色的眼睛等。对人类来说,植物们的保护色和尖刺的作用更小,人类可以利用机械完成从种植到采摘的整个过程。为此,植物又学习了一套新的生存方法:化学防御。

植物们会分泌各种有毒的化学物质,当植物被触摸或者吃掉时,这些化学物质会让动物感觉不适甚至丧命,比如龙舌兰属植物含有类固醇,可使动物的红细胞破裂;马利筋和夹竹桃分泌的强心苷,可以使咬食它的昆虫的肌肉松弛而丧命;一些金合欢植物含有氰化物,能抑制呼吸;烟草属植物分泌的尼古丁对昆虫具有强大的神经毒性等。

当然,植物还需要它的捕食者帮助传粉或传播种子,所以它们分泌的化学物质通常都不会致命,而是更倾向于让捕食者消化不良,从而将种子完好无损地排泄出来,传播出去。这类化学物质在植物中比比皆是:几乎所有植物都含有一定的植酸、柿子和葡萄等让人感觉发涩的植物果实都含有单宁酸、谷物和坚果中含有大量凝集素等,这些物质都会影响包括人类在内的动物消化植物,甚至还会与其他营养物质作用,影响其他物质的消化吸收。例如,植酸会影响动物对钙、铁、镁、锌等矿物质的吸收,它可与这些金属离子产生不溶性化合物,降低离子的吸收率。其他如单宁酸、凝集素也影响人体的各种功能。

这些化学物质或有让人不喜的味道和气味,或是能让取食者在过度进食时感觉不适或无法消化,从而减少了植物被取食的可能性,是植物运用最广泛的防御手段。

防御手段失效

不过,植物的化学防御也不是万能的,已经有植食动物进化出了应对方法。

烟草天蛾是一种非常耐受尼古丁的昆虫,它专门吃烟草植物,并将尼古丁作为武器。曾有研究发现,烟草天蛾在摄取了大量的尼古丁后,相应基因会被激活,使得尼古丁进入血液后不会被代谢,而是暂时储存在血液中,遇到天敌时,就将尼古丁以气态的形式通过气孔喷出。其天敌——狼蛛在闻到烟草天蛾幼虫身上浓浓的“烟味”后,会放弃对它的捕食,狼狈逃开。

舞毒蛾幼虫喜欢取食富含单宁酸的橡树叶,因为单宁可以帮助它杀死入侵的病毒;麝凤蝶以有毒的马兜铃属植物为食,它体内的解毒酶系能将植物的毒素代谢分解,变成对自身无毒的物质后储存在体内,当遇到天敌时将毒性成分转化为防御武器;斑蝶、斑蛾和灯蛾等昆虫也有相似的对付植物毒素的方法。

人类对抗植物毒素也有自己的一套方法。我们在取食谷物和坚果时,会进行脱壳处理,这是去除植酸的最简单的方法。比如小麦、玉米和水稻的植酸大多存在于种子的胚芽中,通过脱壳能去除大部分植酸。豆类和叶类蔬菜则可以通过泡水和水焯法去除植酸。将蔬菜进行发酵处理,比如将豆类制成豆豉和腐乳等,也是去除植酸和凝集素等植物毒素的好方法。

人类也能像昆虫一样利用植物毒素。我们知道,凝集素能与细胞结合,因此,如果在药物中加入凝集素,能提高药物与细胞的结合能力。科学家发现,特定的凝集素对特定的癌细胞具有识别、定位、结合的能力,同时某些植物凝集素又具有诱导癌细胞凋亡的功能,这就使得结合了植物凝集素的给药系统既增强了抗肿瘤活性,同时又降低了抗癌药物在正常细胞中的分布,达到类似于“精确制导武器”的效果。此外,凝集素还能作为生物传感器,如在被检测的糖分子上修饰电活性分子,当该糖分子与凝集素结合时,导电性能发生改变,通过对相关数值的监测来实现对糖分子或相关细胞的检测与研究。

其他的植物毒素对人类也很有益。单宁酸是抗氧化剂,可以抑制细菌、病毒和真菌的生长,并可以降低胆固醇水平和血压水平;植酸与免疫功能增强和癌细胞凋亡相关,它们也具有抗氧化的功能,能减少炎症的发生;豆科植物中常见的皂苷可以增强免疫系统,降低罹患癌症的风险,并防止心臟病发作和中风时出现的血液凝结等。也就是说,如果我们适量进食这些植物“毒素”,它们对我们是有益无害的,这些物质不再成为人类取食植物的阻碍。

植物为了生存,发展了这么多项技能,可是这些技能渐渐变得不像最初那么有效,未来,植物们又将运用什么手段与捕食者们斗智斗勇呢?

(摘自《大科技》2021年第9期)

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