在植物界，授粉可能是一个残酷的过程。来自南非和巴西的一个科学团队发现，竞争的植物可能会争夺传粉者身上的空间。然后，这场较量将决定谁的花粉能到达下一朵花，谁的则不能。研究结果发表在最近的《美国博物学家》杂志上。
随着时间的推移，一些动物和昆虫进化出了复杂的阴茎结构，据信这些结构可以在雌性将自己的精子排出之前，清除雌性生殖道中的竞争对手的精子。
视频：标记有量子点的花粉粒（在蜂鸟的喙上）。在紫外线光源下观察。花粉粒由我们在喙上放置并计数（仅计算两支铅笔标记之间的花粉粒）。然后，将喙插入花朵中——在花朵爆发后，我们重新计数标记的花粉粒，以了解有多少粒被爆发移除了。鸣谢：Daniela Cristina de Cario Calaça, César Augusto Arvelos, and Carlos Andres Matallana Puerto
与动物交配不同，植物繁殖不涉及花朵之间的直接接触。为了与其他雄性植物竞争，花粉（携带植物精子）的操控必须在花粉通过到访的传粉者（如蛾、蜜蜂或蝴蝶）的身体到达另一朵花之前发生。此外，大约 94% 的植物同时拥有雄蕊和雌蕊。为了避免自花授粉，单个花朵通常会先经历雄花期，然后是雌花期。
研究团队认为，植物能够操控花粉在传粉者身上的着陆位置和数量。植物可能也进化出了更类似于动物精子操控的策略来实现这一点。
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为了深入了解，研究人员研究了巴西特有的多年生红色花卉——Hypenea macrantha。在实验室中，他们设置了实验模拟，并使用慢动作视频记录了该植物的战略性过程。该花朵利用一种弹射器状的机制，将竞争对手花朵的花粉从蜂鸟喙上移除，并将自己的花粉牢固地着陆在同一位置。
这种被称为爆发式花粉释放的机制在植物界并非完全未知。白桑树（white mulberry）拥有动植物界已知最快的运动速度。其花粉弹射器机制的速度可以超过每小时 380 英里（每秒 170 米）。
然而，这项研究提供了一些实证证据，证明了爆发式花粉释放的有效性。为了收集这些数据，研究团队用量子点标记了爆发时被移除的花粉，并分析了他们的慢动作视频。Hypenea macrantha 花粉释放后的速度为每秒 2.62 米。相比之下，奥运选手尤塞恩·博尔特的速度大约是每秒 10.44 米，是前者的四倍。
根据该团队的说法，他们的发现为植物竞争性花粉去除的这一想法提供了证据。雄性植物之间的竞争也可能促成了这一性状的进化。
“蜂鸟访问的花朵会将花粉沉积在蜂鸟的喙上，但花粉的沉积空间非常有限，”南非斯泰伦博斯大学的进化生物学家、该研究的合著者 Bruce Anderson 在一份声明中说。“花朵进化出了弹射器机制，将花粉射向蜂鸟的喙。弹道颗粒的冲击力会清除先前来自竞争对手的沉积花粉，从而让花朵将自己的花粉放置在更干净的喙上，从而增加其繁殖成功的机会。”
植物可能以一些此前未知的方式相互竞争。两种像 *Hypenea macrantha* 这样的花朵在交配发生时通常不会直接互动，这使得它们难以像其他一些植物和动物那样进行操控。然而，配子操控可能实际上发生在传粉者到达花朵时，而不是在其他花朵的叶子或花瓣上。
如果像快速的蜂鸟这样的传粉者到达一朵覆盖着先前访问过的植物带来的竞争对手花粉的花朵，那么这朵花可能很难将自己的花粉放在蜂鸟身上，因为它已被竞争对手的花粉粒覆盖。即使它能将一些花粉放在蜂鸟身上，其繁殖成功的几率也可能相当低，因为它必须与这些竞争对手的花粉粒竞争，才能到达鸟类访问的下一朵花的胚珠。
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“那么，花朵能做什么呢？就像身上有阴茎装饰物的动物一样，它可以进化出策略，在放置自己的花粉粒之前清除传粉者身上的竞争对手花粉粒，”安德森说。
此前，科学家们认为花朵爆发主要是为了帮助花粉粒着陆在传粉者身上。也有理论认为这是一种惊吓传粉者，促使它们飞走并传播到新的植物上，从而将花粉传播到更远的距离。
“然而，我们的数据表明，这种机制实际上可以去除先前花朵的花粉，通过增加传粉者身体空间的竞争来提高雄性繁殖成功率，”巴西乌贝兰迪亚联邦大学的植物学家、该研究的合著者 Vinícius Brito 在一份声明中说。
