食肉植物奇特習(xí)性：與蝙蝠共生發(fā)動化學(xué)戰(zhàn)

據(jù)國外媒體報道，自然界中，食肉動物很常見，其生活習(xí)性也往往為人們所熟知，而對于食肉植物，人們往往了解甚少。豬籠草就是人們已知的少數(shù)幾類食肉植物中最著名的代表。不過科學(xué)家最新研究成果表明，除了豬籠草外，自然界的食肉植物種類其實很多，而且有的食肉植物不僅僅會捕食昆蟲及小動物，還能夠與山地樹鼩、蝙蝠等動物建立起奇特的共生關(guān)系，有的甚至擁有強大化學(xué)武器，還會發(fā)動化學(xué)戰(zhàn)。

捕食功能

豬籠草的籠子看起來很普通，但它其實是一個致命的陷阱。豬籠草利用味道香甜的花蜜作為誘餌來吸引昆蟲。當(dāng)有昆蟲來采集花蜜時，就很容易滑進豬籠草的捕蟲籠中。豬籠草的捕蟲籠就好比是植物的胃，其中充滿了消化液，可以同時消化數(shù)百只昆蟲。大多數(shù)豬籠草是捕食昆蟲的，還有些豬籠草有更為獨特的口味。

達爾文曾經(jīng)將植物喜愛捕食動物的習(xí)性稱為“食肉綜合癥”，這一習(xí)性也是經(jīng)過無數(shù)次進化而形成的，所有進化的原因也基本相同。在缺氮的土壤中生長的植物最終可能會因為養(yǎng)分不足而死亡。氮是植物生產(chǎn)蛋白質(zhì)和DNA的關(guān)鍵成分，因此植物為了生存，不得不改變口味，尋找氮含量豐富的肉類作為食物。

近期的研究成果顯示，自然界其實還有很多種大型食肉植物。有些大型食肉植物，莖干可達6米長，花朵可達1米高，捕蟲籠深度達40厘米，其中可以裝多達2升的肉類消化液。有些食肉植物是以昆蟲為食，而還有些會與其它動物配合捕食，比如它們?yōu)椴妒车膭游锾峁┙?jīng)停的場所。有些還會利用細菌的力量消化所吞食的肉類。

大多數(shù)食肉植物吞食昆蟲。經(jīng)過長期的進化，它們的捕蟲籠已分為三個特定的功能區(qū)，不同的區(qū)域分別完成特定的任務(wù)，從而確保對昆蟲的消化。捕蟲籠的頂端是籠蓋，這個籠蓋可以用來遮雨，防止雨水將籠中的消化液稀釋掉。捕蟲籠光滑的邊緣就是所謂的口緣。豬籠草研究專家、美國亞利桑那大學(xué)博士后研究人員唐雅-倫納介紹說，捕蟲籠內(nèi)壁的微觀結(jié)構(gòu)可以讓昆蟲無法通過內(nèi)壁爬上來。

捕蟲籠的口緣非常光滑，昆蟲極易滑入籠中，而捕蟲籠的內(nèi)部也極其光滑。唐雅解釋說，“昆蟲就好像在溜冰。它們根本找不到任何附著力來支撐它們的爬行?！币坏┗牖\中，即便飛行類昆蟲也很難逃離。即使有的昆蟲沒有立即被消化液淹死，粘稠的糖水和消化液也會讓昆蟲的翅膀無法展開飛行。

共生關(guān)系

勞氏豬籠草是一種熱帶食肉植物。奇特的是，有的勞氏豬籠草似乎并不太喜歡捕食昆蟲，它們的籠子中往往積滿了另一種稍大的捕食者--山地樹鼩的糞便。2009年，加拿大皇家大學(xué)科學(xué)家喬納森-莫蘭曾經(jīng)帶領(lǐng)一支科考隊前往馬來西亞山地樹鼩的棲息地霧林中開展考察，以期發(fā)現(xiàn)山地樹鼩與豬籠草之間是否已進化出互利共生關(guān)系。

勞氏豬籠草的籠子有兩種類型，一種是沿著地面生長的，一種是懸掛于空中的。山地樹鼩站立于豬籠草的籠子上，從邊緣舔食花蜜。喬納森科考隊研究人員通過遠程遙控攝像機監(jiān)控發(fā)現(xiàn)，只有地面豬籠草會捕食昆蟲，而空中豬籠草經(jīng)常會吸引山地樹鼩前往舔食花蜜。當(dāng)山地樹鼩站在籠子上舔食花蜜時，還會將糞便排入籠中。山地樹鼩的糞便中含有豐富的氮，這正是食肉植物所急需的營養(yǎng)。

為了檢測勞氏豬籠草是否能夠消化山地樹鼩糞便中的氮，科學(xué)家們對豬籠草葉子進行穩(wěn)定同位素分析。經(jīng)過分析和研究，科學(xué)家們得出結(jié)論認為，空中勞氏豬籠草會從山地樹鼩的糞便中汲取57%到100%的氮。這一研究成果發(fā)現(xiàn)了食肉植物與哺乳動物之間的首個共生關(guān)系，同時也吸引了眾多科學(xué)家對大型食肉植物的研究興趣。

馬來王豬籠草也是一種大型食肉植物，其大到可以吞下一只老鼠。2011年，由來自德國和馬來西亞的科學(xué)家組成的科考隊專門前往婆羅洲考察和研究這一大型食肉植物。與此前的研究一樣，科學(xué)家們也是通過錄像來監(jiān)測究竟都有誰來訪問它，監(jiān)測時間既有白天，也有夜間?？茖W(xué)家們發(fā)現(xiàn)，白天里，山地樹鼩會來舔食花蜜，同時會將糞便直接排到籠中。當(dāng)太陽落山后，巴魯大家鼠則會替代山地樹鼩，以同樣的方式來與豬籠草進行“氮交易”。這一發(fā)現(xiàn)表明，同樣的豬籠草可以與不同的哺乳動物建立起共生關(guān)系，只不過區(qū)分白天和黑夜。

在為期兩個月的科考研究中，科學(xué)家們只發(fā)現(xiàn)一只哺乳動物真正掉進了豬籠草的籠中?？茖W(xué)家認為，豬籠草可能并不是想殺死這只可憐的老鼠，盡管結(jié)果是一樣的。其它所有觀測到的小動物，都只是用糞便來換取花蜜，而非性命。

蝙蝠旅館

有些科學(xué)家還發(fā)現(xiàn)，有蝙蝠還會將熱帶豬籠草當(dāng)作自己棲息的巢穴。在山地樹鼩與豬籠草的共生關(guān)系研究成果發(fā)表之前，科學(xué)家們還曾經(jīng)認為蝙蝠可能只是偶爾把豬籠草的捕蟲籠當(dāng)作是自己的免費汽車旅館。不過，豬籠草研究專家卡羅琳-舒內(nèi)爾和邁克爾-舒內(nèi)爾經(jīng)過深入研究發(fā)現(xiàn)，蝙蝠是“豬籠草旅館”忠實的、付費的真正消費者?？_琳和邁克爾在婆羅洲的低地森林中發(fā)現(xiàn)了一種被稱為“赫姆斯利豬籠草”的食肉植物。研究發(fā)現(xiàn)，這種豬籠草不僅僅可以為哈氏長毛蝙蝠提供住所，而且還懂得如何去引誘哈氏長毛蝙蝠前來入住。

赫姆斯利豬籠草的捕蟲本領(lǐng)比其近親勞氏豬籠草要差很多，但其長度卻是勞氏豬籠草長度的5倍以上。這種加長型籠子適宜瘦長的蝙蝠居住，而且住起來很舒服。既然發(fā)現(xiàn)了這種豬籠草，邁克爾就很容易發(fā)現(xiàn)前往居住的蝙蝠。在短短的六個星期時間內(nèi)，研究人員共發(fā)現(xiàn)了32只不同的哈氏長毛蝙蝠前往居住。不過，他們也只發(fā)現(xiàn)了哈氏長毛蝙蝠這一種棲息于豬籠草中的蝙蝠?？_琳和邁克爾在其中17只蝙蝠身上安裝了跟蹤定位器，以精確測量這些蝙蝠在白天究竟棲息了多少豬籠草。測量結(jié)果令科學(xué)家們很驚訝，哈氏長毛蝙蝠竟然只利用赫姆斯利豬籠草作為自己白天休息時候的居所。雖然在那片森林中有許多空間可以作為蝙蝠的棲息場所，如卷起的樹葉、樹洞等，但是對于哈氏長毛蝙蝠來說，赫姆斯利豬籠草是它們最舒適的家。當(dāng)然，哈氏長毛蝙蝠也會投桃報李?？_琳介紹說，“穩(wěn)定同位素分析顯示，赫姆斯利豬籠草也會從哈氏長毛蝙蝠那里獲利。哈氏長毛蝙蝠的糞便排在籠中，糞便中有三分之一的氮會被豬籠草吸收。”卡羅琳和邁克爾的研究成果發(fā)表于《生物學(xué)快報》上。

這種共生關(guān)系是非常罕見的。當(dāng)植物與動物合作共生時，植物通常提供食物，以換取動物的服務(wù)。比如，植物可能提供有營養(yǎng)的花蜜或果實，動物前來覓食后離開時也會幫助植物傳播花粉。對于豬籠草來說，與動物的共生關(guān)系中，角色恰恰反過來了。植物吸收營養(yǎng)物質(zhì)氮，而動物接受植物提供的服務(wù)，如蝙蝠可以獲得居住的場所，用來擋風(fēng)遮雨，用來躲避捕食者的攻擊。

卡羅琳和邁克爾研究團隊對這種奇特的共生關(guān)系進行了更為深入的研究，他們啟動了持續(xù)時間更長的第二輪監(jiān)測實驗項目，在婆羅洲更大范圍的森林中實施考察，以期找到蝙蝠只喜歡赫姆斯利豬籠草的原因。研究團隊又發(fā)現(xiàn)，赫姆斯利豬籠草可以為蝙蝠創(chuàng)造更好的小氣候，更穩(wěn)定的住所，更高的濕度。卡羅琳解釋說，“蝙蝠擁有巨大的翼膜。正是通過這種翼膜，蝙蝠失去了大量體內(nèi)水份。豬籠草內(nèi)較高的濕度可以緩解蝙蝠的脫水問題。”此外，一些患病的蝙蝠可能會受到外寄生蟲的侵害。在赫姆斯利豬籠草的保護下，蝙蝠可以遠離寄生蟲。此外，赫姆斯利豬籠草的籠子內(nèi)表面異常光滑，寄生蟲很難在其內(nèi)壁上產(chǎn)卵。卡羅琳和邁克爾研究團隊第二階段研究成果發(fā)表于《生態(tài)學(xué)》雜志之上。

化學(xué)武器

為了消化掉捕獲的昆蟲，食肉植物也在不斷學(xué)習(xí)中進化成為天才化學(xué)家。它們會分泌出各種酶來消化獵物。唐雅解釋說，“昆蟲就好比是小坦克。”昆蟲類似裝甲鋼板的外骨骼由較為堅硬的幾丁質(zhì)構(gòu)成。幾丁質(zhì)擁有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，可以抵抗大多數(shù)普通的酶。當(dāng)豬籠草感覺到籠中有昆蟲時，首先會生產(chǎn)一種被稱為“幾丁質(zhì)酶”的物質(zhì)。只有這種酶才可以化解昆蟲的幾丁質(zhì)外殼。一旦將昆蟲的外殼消化，豬籠草接著釋放第二波酶。這些酶主要分為三類：蛋白酶用來分解蛋白質(zhì)；脂肪酶用來分解脂肪；酯酶用來處理其它的化合物。

這種植物酶極為有效。這一發(fā)現(xiàn)令科學(xué)家迷惑不解，豬籠草究竟是如何獲得如此先進的武器。唐雅介紹說，“這些酶看起來與其它植物用來防衛(wèi)的酶很相似。非食肉植物常用它們防御和保護自己?！北热?，植物常常需要抗御致病性真菌，如霉菌，而真菌通常擁有強健的細胞壁，其中的關(guān)鍵成分就是幾丁質(zhì)。真菌和昆蟲都是采用幾丁質(zhì)作為它們外殼的成分，就是為了抗御化學(xué)武器。唐雅等科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)，豬籠草的祖先采用的一種防御性蛋白質(zhì)，既然可以殺死真菌，就可能消化掉昆蟲的外骨骼?？茖W(xué)家們的研究成果發(fā)表于《分子生物學(xué)與進化》期刊之上。

還有的研究發(fā)現(xiàn)，一些豬籠草會利用微生物為它們生產(chǎn)酶。美國哈佛大學(xué)博士生利奧諾拉-比特爾斯頓將婆羅洲的豬籠草與生長于美國馬薩諸塞州哈佛森林中的食肉植物瓶子草進行了對比研究。每一種食肉植物在其生命最初時，其內(nèi)部都是沒有微生物的。當(dāng)籠子打開時，細菌、真菌等都會落入捕蟲籠中的消化液中，并且在這種危險的液體中生存下來。與生活于人體內(nèi)臟中微生物相似的是，有些微生物是可以幫助宿主從食物中吸收額外的營養(yǎng)。

研究發(fā)現(xiàn)，生長于哈佛森林中的瓶子草可能特別依賴共生的微生物幫助它們消化獵物。也就是說，在消化肉類食物方面，它們自己的功勞遠遠沒有內(nèi)部細菌的功勞大。利奧諾拉表示，“目前尚沒有證據(jù)證明瓶子草能夠生產(chǎn)自己的幾丁質(zhì)酶?！比欢?，細菌卻可以生產(chǎn)幾丁質(zhì)酶。因此，利奧諾拉的研究成果表明，微生物對瓶子草的健康起了很大的作用。

盡管熱帶食肉植物的生長環(huán)境已被嚴重破壞，但科學(xué)家在婆羅洲和菲律賓等地仍然不斷發(fā)現(xiàn)新的食肉植物物種。卡羅琳認為，“尤其是在山區(qū)，可能還有許多未發(fā)現(xiàn)的食肉植物物種。它們究竟有何特點，目前沒人知道。”