认识世界上最新的一种食肉植物

这种北美草本植物利用其闪闪发光的红色毛发来捕捉昆虫。
加拿大不列颠哥伦比亚省赛普勒斯省立公园沼泽中的Triantha occidentalis(西部假以为常)之花。Danilo Lima

一种生长在北美西海岸、不起眼的草本植物,名为Triantha occidentalis,或称西部假以为常,现已加入食肉植物的行列。

科学家们在温哥华附近沼泽中生长的T. occidentalis的粘性茎上粘附了果蝇,并发现这些植物吸收了来自昆虫猎物的营养。这种常见的草本植物是过去二十年中仅有的两种被确认的食肉植物之一,其新获得的地位表明,其他未被发现的肉食性植物也可能生长在大城市附近,该团队 于 8 月 9 日 在《美国国家科学院院刊》上 报道

“这种植物已经被人们知道了很长时间,但一直没有人理解它是一种食肉植物,”不列颠哥伦比亚大学温哥华植物学家、新发现的共同作者 Sean Graham 说。“我怀疑可能还有其他像这样的食肉植物是我们不知道的。”

食肉植物通常生长在阳光充足、潮湿且土壤养分含量低的栖息地,它们能够从不幸的动物身上吸取氮和磷等矿物质,这给了它们优势。

西部假以为常生长在北美太平洋沿岸的湿地和溪流旁,从加利福尼亚州到阿拉斯加州。它属于一个以前没有任何食肉证据的科,但经常生长在已知的食肉植物附近,如捕蝇草和狸藻。

夏季,T. occidentalis 的开花茎可以长到约两英尺半高,并布满了覆盖着闪亮分泌物的红色毛发。科学家们经常观察到小昆虫被困在这些粘毛中。

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然而,Graham 说,粘毛在植物界是一种常见特征,通常是对抗害虫。T. occidentalis 之所以直到现在才被注意到,还有一个可能的原因是:它的陷阱不像金星捕蝇草等其他食肉植物那样引人注目和精巧。

该物种可能具有食肉习性的第一个迹象是,Graham 的一位同事注意到T. occidentalis 缺少一个参与光合作用的基因,而这个基因在许多食肉植物中也不存在。

“这就是让我们产生怀疑的地方,”Graham 说。“它们已经开始捕捉昆虫了,所以要迈出下一步,真正开始消化昆虫,可能并不难。”

他和他的团队决定调查T. occidentalis 是否真的从其猎物中获取营养。Graham 的同事 Qianshi Lin,当时是不列颠哥伦比亚大学植物学博士生,现在是多伦多大学的教职员工,给圈养的果蝇喂食了一种稀有的氮同位素,称为氮-15。研究人员然后将这些果蝇粘在生长在不列颠哥伦比亚省赛普勒斯省立公园沼泽中的几种不同植物上。其中包括T. occidentalis 、一种食肉的捕蝇草,以及一种来自菊科的非食肉植物,称为游走飞蓬。几周后,Lin 返回测量每种植物中独特氮同位素的积累量。

Graham 说:“这里的关键是证明营养物质来自死亡的动物并被植物体吸收。”

不出所料,果蝇的存在似乎对飞蓬中的氮-15含量没有影响。然而,在喂食果蝇后,捕蝇草和T. occidentalis 中的氮-15比例都显著增加。研究人员估计,该草本植物叶片中 64% 的氮来自昆虫餐,这与其他食肉植物的水平相当。

此外,研究人员观察到,T. occidentalis 茎上的粘毛会分泌一种叫做磷酸酶的消化酶,这种酶在其他食肉植物中也存在。

研究结果表明,T. occidentalis 利用其闪闪发光的毛发来引诱和捕捉昆虫作为零食。然而,奇怪的是,这些毛发非常靠近T. occidentalis 的花。

Graham 说:“这真的很奇怪,而且陷阱离花这么近是闻所未闻的。”

大多数食肉植物与其肉食部分和必须由昆虫授粉的部分保持着健康的距离。然而,Graham 说,T. occidentalis 可能不会将其授粉者置于危险之中。这些毛发只能捕捉非常小的苍蝇和甲虫,而不是负责植物授粉的较大、较强的蜜蜂和蝴蝶。

尽管如此,Graham 说,关于T. occidentalis 还有许多问题仍未解决。他和他的团队正在对其基因组进行测序,以寻找与食肉性相关的特征。其他重要步骤将是调查西部假以为常的近亲是否也可能是食肉性的,哪些昆虫最容易被粘毛捕获,以及该植物还产生哪些其他消化酶。

 

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Kate Baggaley

特约撰稿人,科学

Kate Baggaley自2017年以来一直定期为《大众科学》撰稿。她经常报道自然、气候和COVID-19大流行,但也报道了科学的许多其他方面,包括太空、古生物学和健康。她对鸟类、深海生物以及各种美丽的爬行动物情有独钟。


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