本文最初发表于 The Conversation。
有时候，研究工作本身就很“臭”。字面意义上的。
尸花很罕见，而看到它们开花更是难上加难。它们大约每七到十年才开一次花，花期仅有两晚。但这些花——红色、壮观、高达3米多——却散发着恶臭。想想腐烂的肉或腐烂的鱼的味道。
尸花名副其实。它们浓烈的气味不仅吸引了为它们授粉的食腐昆虫——甲虫和苍蝇，它们通常会被分解的肉类吸引——还吸引了大批好奇的游客，他们想一睹这种稀有而盛大的奇观以及那股腐臭味。
植物生物学家们研究尸花多年，但作为大气化学家，我们对一个特定的问题感到好奇：是什么化学物质混合在一起产生了这种气味，以及在花朵短暂的花期中，这些气味是如何变化的。
虽然之前的研究已经识别出了几十种导致尸花散发气味的挥发性有机化合物和硫化物，但没有人对这些化合物的排放速率进行量化，也没有人研究过在单个夜晚，这些速率是如何变化的。我们最近获得了这个机会。我们的发现为这种非常奇特的花朵的复杂性和策略性行为打开了一扇新的窗口。
认识宇宙尸花
尸花原产于印度尼西亚的苏门答腊岛，但即使在那里，它们也被列为濒危物种。几年前，科罗拉多州立大学收到了一株尸花，即泰坦魔芋（Amorphophallus titanum），用于研究。它的名字叫宇宙（Cosmo）——泰坦魔芋非常稀有，以至于它们都会拥有名字。
宇宙在科罗拉多州立大学的植物生长设施中休眠了好几年，直到2024年春天它开始表现出即将开花的迹象。当宇宙即将开花的消息传来时，我们抓住了机会，将我们的空气化学专业知识带进了温室。
我们在花期之前、之中和之后部署了一系列设备来收集空气样本。然后，我们使用一种在犯罪电视节目中经常提到的仪器——气相色谱-质谱联用仪来测量空气样本中的化学物质。同事们还带来了一台飞行时间质谱仪，我们将其放置在宇宙的下风处，以便每秒测量挥发性有机化合物。
为了让每一次稀有的开花都物有所值，尸花会投入大量的能量来完成这场盛宴，产生重达100多磅的大花。植物通过一种称为产热的生化过程为自身加热，这会增强吸引昆虫的有机化合物的排放。
尸花的排放物臭名昭著。虽然一些当地社区崇敬这种植物，但另一些社区则会试图摧毁它们。在19世纪，欧洲探险家积极收集泰坦魔芋植物，并将它们分发到世界各地的植物园和温室。
尸花是雌雄异熟的：每株植物都既有雄花也有雌花。在被称为佛焰苞的巨大叶片状外壳内，每株植物都有一个叫做肉穗花序的中心尖柱，其基部周围环绕着许多排微小的雌花和雄花。这些雌花和雄花在不同时间开放，以避免自花授粉，它们也是散发臭味的原因。
在尸花开花的第一个夜晚，雌花开放，以吸引传粉者，如果幸运的话，它们会携带来自另一株尸花的花粉。
然后，在第二个夜晚，雄花开放，使授粉昆虫能够将花粉带到另一株尸花上。
稀有的花期和避免自花授粉的策略，不仅揭示了这些植物为何被列为濒危物种，还揭示了它们对高效授粉策略的需求——这正是我们想要研究的化学机制。
雌花承担更多工作
我们发现，正如之前的研究所指出的那样，雌花承担了吸引传粉者的大部分工作。它们排放大量的有机硫化物，以及一些模拟腐烂气味的化合物，以吸引通常以动物尸体为食的甲虫和苍蝇。
是这些有机硫化物让雌花散发出的气味如此难闻：甲硫醇，一种与臭鼬散发的臭味属于同一化学家族的分子，是宇宙开花期间排放量最大的单一化合物。
我们还测量了许多其他有机硫化物，包括有大蒜味的二甲基二硫醚；有难闻气味的二甲基硫醚；以及闻起来像腐烂卷心菜或洋葱的三甲基硫醚。我们还测量了数十种其他化合物：有甜味的苯甲醇，有沥青味的苯酚，以及有芬芳气味的苯甲醛。
虽然之前的研究使用不同的仪器发现了一些相同的化合物，但我们能够足够快地测量甲硫醇并量化其浓度，以便追踪整晚花朵开放的过程。
随着宇宙的开放，我们将仪器数据与温室空气交换速率（即空气通过该空间的速度）的测量结合起来，从而能够计算出排放速率。
挥发性物质的排放量约占植物平均生物量的0.4%，这意味着我们估计重约100磅的植物在产生这些化学物质时，体重损失了可测量到的量。这可真是一股浓烈的臭味。
花朵陷阱
雌花整晚都在开放，但第二天一早，排放就迅速停止了。我们想知道，这个停止点是否可能就是花朵陷阱的证据：这是泰坦魔芋家族中的其他成员所采用的一种授粉策略。
在花朵陷阱中，花室可以通过毛发的运动或植物部分（如周围的佛焰苞）的扩张而物理闭合。花室的物理闭合对旁观者来说并不容易看到，但它可能像我们观察到的那样，迅速切断了排放。
一种散发着粪便气味的澳大利亚马蹄莲就利用了这种技术。那些为雌花而来的食腐昆虫被迫留下来等待第二天晚上的雄花开放，这样它们就可以携带花粉去寻找另一株雌性尸花。我们的证据表明，尸花很可能也是如此。
第二个夜晚，排放再次开始——但水平要低得多。雄花散发出更甜的芳香化合物，并且硫含量远低于雌花。
我们推测，雄花不需要那么努力地散发浓烈的气味来吸引足够多的昆虫，因为昆虫已经因为花朵陷阱而聚集在这里了。2023年的一项研究发现，在雄花开放期间，产热作用也较弱：在雌花开放期间，肉穗花序达到36摄氏度（96.8华氏度），而在雄花开放期间，则仅为33.2摄氏度（92华氏度）。
比垃圾填埋场还臭
我们发现，尸花的强大排放速率可以比垃圾填埋场高一个数量级——尽管只持续两个晚上。这些强烈的排放物能够很好地穿过苏门答腊丛林，吸引食腐蝇。
这些气味也能够抵抗大气氧化——即有机化合物在大气中通过与污染中的氧化剂（如臭氧或硝酸根自由基）反应而降解的方式。不同的化合物降解速率不同——这是吸引传粉者的一个重要因素。
许多昆虫被吸引的不仅仅是单一的挥发性化合物，而是不同挥发性化合物的特定比例。当大气污染降解花卉排放物并改变这些比例时，传粉者就更难找到花朵。
雌花的“花簇”保持了主要硫化合物相对恒定的比例。然而，雄花的“花簇”更容易在污染中降解，并在夜间空气中改变花卉比例。
这些神秘的植物投入了大量精力来制定巧妙的授粉策略。宇宙让我们了解了它们远距离散发的腐肉气味、通过产热增强排放以及花朵陷阱，为我们提供了对尸花壮观花期的全新认识。
