食肉植物如何一步一步成為吃肉高手?從基因進化方面來解讀

2020-12-05 怪羅科學

關於食肉植物,大家並不陌生,很多人家裡養著捕蠅草,有人甚至讓它吃過泡泡糖,今天就和大家說說食肉植物。

簡單來說,食肉植物以其他植物和昆蟲為食,因其迷人的外表和食肉的行為,被達爾文稱為是世界上最奇妙的植物。

據估計,食肉植物大約在6000萬至1.25億年前進化而來,共有630多種。

是什麼讓它們改變植物一貫的飲食風格,開始吃葷呢?

生存的根本:營養需求

這個星球上的每一個生物都是倖存者,每天都在戰鬥,只有適合的人才能生存。在進化生物學中,健康有著廣泛的意義,從最原始的意義上來說,健康就是吃,每天吃食物來保持健康,適應,應對每一天的挑戰。

植物的主要食物來源是環境和土壤,它們的根扎入土壤中,將環境中的無機物轉化為有機分子。除了空氣中的二氧化碳,它們還需要從水和土壤的混合物中獲得其他重要的營養物質,比如氮磷鉀。

如果仔細觀察,就會發現,食肉植物是一類生長在潮溼、沼澤、酸性土壤中的特殊植物,這樣的生長環境導致食肉植物無法正常固氮和吸收其他營養物質,為了生存,它們才慢慢進化出消化昆蟲和其他節肢動物的能力,來獲取氮元素。

這種進化被稱為趨同進化,那些適應環境的會活下去,而不適應的會餓死。

這些植物在貧瘠土壤中,從動物身上獲取食物的能力是自然選擇作用的結果,自然選擇對同一組基因上的幾個基因變化有各自的偏好。

第一種機制:陷阱

自然選擇是在基因的範圍內進行的。基因包含著我們身體各部分賴以形成的藍圖。因為基因和新基因的數量是有限的,所以我們不可能完全出於需要而賦予新能力,有機體必須隨著時間的推移改變一些基因的功能,更確切地說,是犧牲一些已有的能力,並用新的基因取代它們。

例如,人類和黑猩猩在七百萬年前就從同一個祖先分化出來了。這兩個物種的手都有四個手指和一個拇指。然而,負責其結構的基因組略有不同。

我們有更短的手指和更大的拇指,這使得我們具有高度精確的抓握能力,而黑猩猩有更長的手指和更短的拇指,這更有利於擺動。人類的手隨著自然選擇的壓力而改變,以使我們成為更好的工具製造者。

同樣地,那些最初參與防禦某些疾病的、應對生物和非生物脅迫的基因,便獲得了捕捉昆蟲等相關的新功能。

然後經過多代更替,它們形成了一種獨特的外部生物機制,吸引獵物,並在它們一接觸時就將其捕獲,這種機制幫助它們獲得了氮元素的供應。

第二種機制:消化

除了發展出捕捉獵物的策略外,自然選擇還作用於其他植物基因,以發展出消化它們的能力,這一現象被稱為「平行進化」。

根據研究結果,捕捉昆蟲的植物獲得了新的酶功能。

鹼性幾丁質酶,能分解昆蟲外骨骼的幾丁質;紫色酸性磷酸酶,它能從分子中釋放磷酸基團,有助於調動獵物的磷酸鹽。

然而,這些植物沒有資源來消化骨骼,它們只是吸收了所需的營養,留下了一具沒有生命的屍體。

研究人員還進行了一項有趣的研究,他們在缺乏動物蛋白的情況下種植食肉植物,選擇用其他肥料養殖它們,最終發現它們的結果和萌芽嚴重減少。

顯然,人工施肥不能使它們充分生長,而昆蟲或其他動物餵養可以讓它們更好地生長。

那些令人著迷的食肉植物

分泌蜜汁的捕蠅草

捕蠅草是眾多植物中最有名的了,辨識度也很高,酷似貝殼的捕蟲夾,邊緣是長長的刺毛,被喻為維納斯的睫毛。它會分泌蜜汁,小蟲子被蜜汁吸引,腳一旦落入捕蟲夾內,就會迅速合攏,並消化吸收。

捕蠅草不止捕食昆蟲,也會對青蛙和小蜥蜴下手。

長得像一個帶蓋瓶子的豬籠草

豬籠草外形像豬籠而得名,瓶狀體,上面還有蓋子,和捕蠅草的策略相似,用蜜汁誘惑,當蟲子爬到瓶口後,瓶口光滑容易掉入瓶底,一旦掉下去就再也出不來了,豬籠草分泌的汁液會將蟲子淹死。

全身都是粘液的茅膏菜

茅膏菜的武器是一群覆蓋著鬃毛的莖狀觸鬚,它們的頭部被看上去像水滴的東西包圍著,但實際上是由一種粘稠的液體組成,獵物一沾上就無法逃脫,這些觸鬚會捲曲起來,將昆蟲整個吞下。

相關焦點

  • 基因重組讓植物能「吃肉」
    維納斯捕蠅草重組了自身現有基因,從而可以食肉。圖片來源:PASCAL GOETGHELUCK  植物是如何進化出肉食性的?在1960年上映的一部美國恐怖電影——《恐怖小店》裡,只需要一滴人血。但在現實生活中,卻沒有這麼簡單。
  • 基因重組讓植物也能吃肉
    維納斯捕蠅草重組了自身現有基因,使其可以食肉。圖片來源:PASCAL GOETGHELUCK/MINDEN PICTURES植物是如何進化出肉食性的?在1960年上映的一部美國恐怖電影——《恐怖小店》裡,只需要一滴人血。但在現實生活中,卻沒有這麼簡單。
  • 基因重組讓植物也能吃肉—新聞—科學網
    圖片來源:PASCAL GOETGHELUCK/MINDEN PICTURES 植物是如何進化出肉食性的?在1960年上映的一部美國恐怖電影——《恐怖小店》裡,只需要一滴人血。但在現實生活中,卻沒有這麼簡單。 現在,一項針對三種密切相關的食肉植物的研究表明,基因的巧妙重組幫助它們進化出捕捉和消化富含蛋白質食物的能力。
  • 植物是如何進化出肉食性的?
    維納斯捕蠅草重組了自身現有基因,使其可以食肉。圖片來源:PASCAL GOETGHELUCK/MINDEN PICTURES植物是如何進化出肉食性的?在1960年上映的一部美國恐怖電影——《恐怖小店》裡,只需要一滴人血。
  • 植物「食肉」的真相到底是什麼?揭曉了!
    首先,大家可能會有一個疑問:植物食肉真的存在嗎?其實這個現象並不罕見,像豬籠草、金星捕蠅草、茅膏菜等等。而像金星捕蠅草這樣的食肉植物已經進化成為熟練的昆蟲獵手。那麼關於植物食肉的真相到底是如何?它們的進化過程到底是什麼樣的呢?
  • 美科學家:幾乎所有的植物都有可能進化出食肉習性的可能
    在自然界中有許多植物的習性背離人類的想像,比如有一些植物是吃肉的,這到底有什麼原因讓植物變成肉食性生物呢?植物是如何進行食肉進化的?在遊戲世界中很容易,但在現實生活中,這需要花費更多。現在,對三種緊密相關的食肉植物的研究表明,右旋遺傳改組幫助它們發展了捕獲和消化富含蛋白質食物的能力。
  • 為了吃肉忍痛捨棄大量基因 肉食植物都有基因缺陷
    這種轉變是通過一種隱秘的方式實現的,它們重新利用原本屬於自己根和葉的基因,用它們來捕捉獵物,而基因變化只是這個轉變過程的變化之一。這種食肉習性的轉變也給這些植物帶來了許多好處。研究人員在上月在線出版的《當代生物學》雜誌上寫道:「事實上,食肉植物通過捕捉和食用富含營養的動物獵物扭轉了不利的環境因素,讓它們能夠在缺乏營養的土壤中茁壯成長。」
  • 食肉植物如何構造三維「陷阱」?
    近年來,除了多肉植物,千姿百態的食肉植物也逐漸受到植物愛好者的青睞,成為陽臺盆栽大軍中的一員,其華麗、不同尋常的外衣和炫酷的捕蟲技能背後,暗藏了一段段傳奇故事
  • 熊貓從食肉進化進食植物了,有些動物卻似乎相反
    目前也有少數動物具備這樣的趨勢,有科學家研究發現河馬這種食草為主的動物有固定的食肉習性,若它們熬過第六次生物大滅絕,沒準也能進化為純食肉的動物。進化是適時、適應環境的變化,對生物而言食草或者食肉都是能量的來源方式。
  • 3個最危險的食肉植物,它專門以肉食為生!可能就在你身邊隱藏著
    在人們的印象中,大多數植物都是通過「吸收天地精華」才得以生存的,它們深埋於土地汲取養分,飲用雨水與露水,通過光合作用來呼吸。但在現實生活中,卻也廣泛存在肉食性植物,它們能像動物一樣,大口吃肉。植物是怎麼進化出肉食性的呢?
  • 食肉動物愛吃草?食草動物也吃肉?背後真相沒那麼簡單
    在許多人的腦海中,動物一般分為兩類,一種是食草動物,一種是食肉動物,不過很多人恐怕都不知道,食草動物會吃肉,食肉動物也會吃草。比如食草動物中的雪兔,它最喜歡吃的肉類就是松雞,還有憨態可掬的大熊貓,它之所以大部分時間只吃竹子,是因為周邊環境看不到可以吃的獵物,而且在進化過程中基因發生突變,這才讓大熊貓改變了食肉的本能。不過偶爾也會吃一些竹鼠或者是小羊一類的動物。這就很奇怪了,明明是食草動物為什麼還會吃肉呢?
  • 食肉植物為什麼食肉?
    以氮為例,作為合成植物遺傳物質不可或缺的元素,如果土壤中缺乏氮元素會導致植物死亡,改變約定俗成的根部營養吸收方式,目標對準動物成為不錯的選擇。環境導致生物進化,是食肉植物由來最好的解釋,在科學家遠赴原始森林找尋食肉植物時,英國基尤皇家植物園的研究人員發現,番茄、土豆、觀賞性菸葉等常見植物也屬於食肉植物
  • 植物也「吃肉」
    植物利用光合作用獲得生長發育必需的養分。不過,有些植物竟然發展出了「吃肉」的習慣。那麼,沒有爪牙又不會運動的植物是怎樣「吃肉」的呢?有些植物就像人一樣,在長期的進化中根據自身的特點逐步形成了屬於自身的覓食方法。大家知道,蟒蛇等蛇類動物具有纏繞捕獵的本領。有趣的是,有些植物也同樣具有這種本領,而且還相當厲害呢!
  • 食肉植物的「高科技」:捕蠅草如何知道吃的是蒼蠅,而不是石頭?
    而且,有一些植物是相當有趣的,比如一經碰觸就會害羞的含羞草,跟著太陽轉的向日葵等等。但是植物中最能激起人們的興趣的要屬食肉植物了,小學課本上的豬籠草應該是大多數人知道的第一種食肉植物。其實食肉植物的種類還是比較多的,目前已知的食肉植物大概有600多種,它們主要分布在溼地附近。
  • 食肉植物的「高科技」:捕蠅草如何知道吃的是蒼蠅,而不是石頭?
    但是植物中最能激起人們的興趣的要屬食肉植物了,小學課本上的豬籠草應該是大多數人知道的第一種食肉植物。其實食肉植物的種類還是比較多的,目前已知的食肉植物大概有600多種,它們主要分布在溼地附近。不知道你是否想過這個問題:食肉植物怎麼知道自己捕獲的是「肉」而不是石頭或其他東西?難道也是像人類一樣靠嘴巴嘗?
  • 現在的大熊貓為什麼不吃肉?
    但是,從1988年開始,大熊貓就成為了我國的「國寶」,享受「國寶級」的待遇,按理說,給大熊貓頓頓吃肉條件是完全允許的。但是,為什麼已經是「國寶」的大熊貓依然很少吃肉呢?我們來簡單地探討一下這個問題。大熊貓的食性在許多小夥伴的印象當中,大熊貓就是吃竹子的動物,再加上它長的肉嘟嘟、毛茸茸的,給人一種人畜無害的直觀印象,這讓許多人認為大熊貓就是純正的「素食動物」。
  • 人類更適合吃素還是吃肉?|人類的腸胃,專為吃肉而「設計」
    從這些方面看,人似乎更適合吃植物,不適合吃肉。但是,真相可不是這樣的,人類遠沒有你想的那麼被動。其實,我想說的是:人類之所以成今天的樣子,恰恰正是因為多食肉……今天這篇,我帶大家來了解一下,人類的胃腸道消化系統,決定了我們更適合吃肉。
  • 人類由食肉動物進化而來,但在1萬年前,人類進化開始「倒退」
    我們知道人類遠古祖先最初是以植物、種子和堅果為食的,而遠古祖先之所以能從眾多地球生命中脫穎而出並成為地球主宰,源於我們人類有著其他動物無法匹敵的大腦。在幾百萬年的進化中,人腦的大小增加了300%,以至於能夠創造出人類文明社會。這中間的轉折點就是,人類學會了吃肉。
  • 這三種植物,可不是吃素的
    你知道食肉性植物為什麼會吃肉嗎?最近,一項對三種食肉性植物的研究表明,在進化過程中巧妙的基因重組能夠幫助它們進化出捕捉和消化富含蛋白質食物的能力。的研究表明,在進化過程中巧妙的基因重組能夠幫助它們進化出捕捉和消化富含蛋白質食物的能力。
  • 基因突變後,植物也吃肉;紀念「哈勃望遠鏡之母」的望遠鏡 2025 年...
    論文地址:https://www.thelancet.com/journals/lancet/article/PIIS0140-6736(20)31208-3/fulltext 基因突變後,植物也吃肉近日,德國研究人員對三種肉食性植物維納斯捕蠅草、囊泡貉藻和匙葉茅膏菜的基因組進行測序,與另外九種植物的基因組進行比較,其中包括一種肉食性豬籠草植物、非食肉性甜根菜和木瓜屬植物。