科学家们解开了尸花为何散发死亡气味的谜团

在化学层面上,它与腐烂的肉类相似。
Close up of blooming corpse flower
尸花每五到七年才开花一次。资料来源:Jessica Rinaldi / The Boston Globe via Getty Images

这朵 尸花 名副其实。这种巨大的热带植物原产于印度尼西亚的苏门答腊雨林,可以活几十年,生长超过 12 英尺高,但它最出名的是开花时散发出的死亡般的香味。尽管 泰坦魔芋腐肉般的香气 闻起来不可否认,但专家们长期以来一直不知道它是如何通过化学方式产生这种气味的。然而,得益于达特茅斯大学团队的最新研究,这个分子之谜现在据报道已经解开。根据他们 11 月 4 日发表在《PNAS Nexus》上的研究,尸花散发的恶臭主要来源于一种有机化合物,并结合了一种通常只在动物身上发现的生物过程。

泰坦魔芋并非每年开花,而是每五到七年经历一次短暂的开花周期。仅仅几天之内,一圈褶皱的深红色花瓣层会在植物巨大茎秆的基部张开。严格来说,尸花并非单一个体,而是在被称为佛焰苞的茎秆内部包含多个较小的花朵。一旦暴露在潜在的授粉者面前,泰坦魔芋的佛焰苞就会开始升温,比周围环境温度高出 20 华氏度,这个过程被称为产热。

A heat map of titan arum, or the corpse flower, shows that the plant's central towering spike known as the appendix heats up to about 20 degrees Fahrenheit over the ambient temperature when the flower blooms. Credit: Eric Schaller / Dartmouth
泰坦魔芋或尸花的彩色热图显示,当花朵盛开时,植物被称为附属物的中央高耸的尖刺会加热到比环境温度高约 20 华氏度。资料来源:Eric Schaller / Dartmouth

由于解偶联蛋白能够阻止化学能的储存,将其重定向为热量,因此产热在动物中很常见。但产热在植物中极为罕见,植物学家们一直不知道是什么触发了尸花的产热。达特茅斯大学自己 21 岁的泰坦魔芋,绰号“墨菲”,分别于 2016 年和 2022 年开花。两次,由生物科学教授 G. Eric Schaller 领导的研究人员收集了组织和叶片样本,并用于 RNA 测序分析。

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“这有助于我们了解哪些基因正在表达,以及哪些基因在附属物升温并散发气味时特别活跃,”他在 11 月 8 日的达特茅斯大学简介中解释道。

Schaller 和他的合作者随后确定了引发尸花产热的原因,以及导致其气味的特定化学物质。RNA 分析检测到了称为“替代氧化酶”的酶的存在,这些酶在墨菲开花期间数量增加,并且还检测到了硫代谢和转运所必需的基因。

在密苏里大学研究人员的帮助下,该团队使用质谱法测量了尸花的氨基酸含量。研究人员特别注意到,导致恶臭化合物的甲硫氨酸含量很高。虽然这之前已被 Schaller 的团队预测到,但他们还发现了产生腐胺的活性酶,腐胺是腐烂动物散发出的气味中发现的化合物。

总而言之,这些发现可能不会在很大程度上缓解尸花难闻的气味,但至少专家们现在可以精确地指出泰坦魔芋是如何产生如此令人印象深刻的糟糕气味的。展望未来,Schaller 希望了解是什么触发了尸花的开花周期,以及多种植物是否会同步它们的开花时间以增加授粉的机会。

 

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