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你有没有想过 ， 像猪笼草、捕蝇草这样的“食肉植物” ， 明明可以通过光合作用 ， 从取之不尽的阳光和二氧化碳中获取能量和生存的物质 ， 为何非要去吃昆虫？难道因为昆虫比较好吃吗？
在物种的进化中 ， “好吃”不太可能成为进化的驱动力 ， 那是因为这些食肉植物生长在环境比较恶劣 ， 营养比较贫乏的土地上 ， 它们诱捕昆虫不是为了获得能量 ， 而是为了获取必需的矿物质元素 。
一个多世纪以来 ， 吃昆虫的植物一直令生物学家着迷 ， 但植物如何进化出捕捉和吃掉活猎物的能力 ， 在很大程度上仍是一个谜 。 最近发表在《美国国家科学院院刊》（PNAS）上的一项新研究指出 ， 这些植物的捕食能力 ， 是从来自卫的机制进化而来的 。 也就是说 ， 进攻是它们最好的防守 。
在自然界中 ， 会动的植物并不少 ， 最常见的要数含羞草了 。 含羞草的叶片被雨滴或动物触碰到后 ， 就会合拢 ， 这是由它们自身的结构引起的 ， 它们的叶子上有一个叫叶枕的结构 ， 受到外界刺激后 ， 叶枕细胞就会分泌细胞液 ， 使含羞草的叶片合拢 。 含羞草的这种反应 ， 是一种自我保护机制 ， 当昆虫想要吃它的叶子的时候 ， 它就合拢 ， 以吓走这些不速之客 。
新研究发现 ， 像猪笼草、捕蝇草这样的植物 ， 它们诱捕昆虫的机制 ， 是从像含羞草这样的植物的自卫机制进化而来的 。 这项研究详细介绍了钙分子如何在食肉植物叶片细胞内动态移动 ， 以响应活猎物的触碰 。 钙离子的波动会导致叶片移动以捕捉猎物 ， 可能是植物通过增加防御激素的产生 。 这些发现拓宽了科学家对植物如何与环境相互作用的理解 。
“如果我们能够更多地了解这些和其他植物如何适应其独特的环境 ， 那么也许我们可以在未来改变这些分子途径 ， 以开发出能够在更恶劣条件下生存的植物 ， ”生物学家乔安妮·科里教授（JoanneChory）说 。
生物学家们已经了解到 ， 像小毛毡苔这样的植物 ， 就是通过吃掉被诱捕的动物在营养不良的条件下生存 。 然而 ， 小毛毡苔的生长具有挑战性 ， 而且它们的DNA直到最近才被测序 ， 因此科学家很难在细胞水平上研究这种植物的捕食机制 。
研究论文的第一作者卡尔·普罗科（CarlProcko）说：“这种食肉性太阳花植物不是模式生物 。 之前 ， 世界上只有不到几个实验室能够对它们进行基因改造 ， 因此我们必须学习新技术来仔细检查它们 。 ”
在这项研究中 ， 科学家们应用遗传工具来描绘当昆虫猎物落在叶子上并被黏性分泌物捕获时 ， 叶子中钙离子的动态变化 。 在非肉食性植物中 ， 钙信号发挥着许多重要的生命支持作用 ， 例如触发茉莉酸防御途径以击退有害昆虫 。 茉莉酸对电活动也有反应 ， 电活动是一些食肉植物捕捉猎物的关键因素 。 科学家们想知道 ， 这种非食肉植物的防御途径是否也可能是小毛毡苔的食肉行为所必需的 。
研究小组发现 ， 当叶子向内弯曲 ， 食肉植物能将昆虫困在消化液中时 ， 植物细胞内钙的变化是激活茉莉酸靶向基因所必需的 。 研究人员进一步观察到 ， 当给予没有生命的猎物和钙通道被阻断时 ， 叶子的弯曲幅度更少 。 这些发现表明 ， 钙有助于引起这些植物捕捉猎物的反应 。
“看到这些植物如何对与猎物相关的机械刺激（如触摸）做出反应 ， 真是令人着迷 ， 大多数人都不会将感知和响应机械力的能力与植物联系起来 ， 尤其是在如此快速的时间尺度上 。 我们的工作为这一事实提供了一个美丽的视觉效果 ， ”研究人员说 。
研究结果表明 ， 钙也参与并可能加剧茉莉酸反应 ， 类似于非食肉植物对害虫机械刺激的防御反应 。 这进一步证明了食肉植物的捕食行为可能是一种进化的防御途径 ， 也就是说 ， 它们原本分泌这些物质 ， 让叶片动起来 ， 只是为了吓走昆虫 ， 而当它们生存在营养贫乏的土地上时 ， 它们开始在此基础上进化出捕食昆虫的能力 。
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