狸藻:明明可以靠實力吃肉,卻偏偏喜歡素食

出品：科普中國

製作：廖鑫鳳（中國科學院昆明植物研究所）

監製：中國科學院計算機網絡信息中心

狸藻（Utricularia vulgaris）是一種典型的食蟲植物，它的捕蟲囊設置在水下，外部的纖毛被觸動後，捕蟲囊以極快的速度打開，囊內形成的負壓就可以迅速地把周圍的東西吸進去。

這一切都在水中展開，迅猛而精準，因此，狸藻也贏得了植物界捕蟲高手的美稱。

△狸藻，圖片來源：維基百科

但實際上，更進一步地檢查狸藻捕蟲囊裡的獵物後，科學家發現狸藻在捕蟲方面似乎並不出眾。狸藻的每一個捕蟲囊內逮到的水中動物佔比實際上少得可憐，更多的反而是藻類等。

為什麼擁有如此迅猛捕蟲能力的狸藻卻很少吃蟲子？狸藻的主要營養來源又是哪些呢？

為什麼身手敏捷的狸藻不愛吃蟲子？

這跟捕蟲囊的運作機制有關。

一般的食蟲植物都擁有引誘、捕獲、消化昆蟲的能力，但狸藻的武器是自動觸發的。相比於豬籠草、瓶子草、捕蠅草有用來吸引獵物的蜜腺、特定的顏色、光斑、甚至螢光等，狸藻的捕蟲機制顯得有些盲目。它沒有像捕蠅草一樣的預警機制來分辨究竟是獵物上門，還是環境中的風吹草動。一旦有觸動，狸藻的捕獵機制就會觸發。

△豬籠草的籠口在紫外光下能反射螢光吸引昆蟲，圖片來源參考文獻1

無論是成蟲，還是水中活動的昆蟲幼蟲都能觸發狸藻，之後，狸藻的捕蟲囊會把周圍的水體等所有的東西都吞下，因為沒有過濾的機制，連著一起被吞下的，還有水體中植物的碎屑等各種環境中的物質。

這造成狸藻中更多的是水體中常見的各種藻類，比如說硅藻、藍藻。事實上狸藻的捕蟲囊裡幾乎已發現超過一百多種藻類，幾乎包含所有生活在淡水體中的藻類，只是依水體環境的不同，而組成種類各不相同。

△狸藻體內捕獲的藻類，圖片來源參考文獻2

這些光合藻類絕大多數都不能在捕蟲囊封閉的環境中生存、繁衍，在其中發現的藻類絕大多數都已死亡、甚至分解掉了。因此，科學家懷疑狸藻可能更依靠消化其中的各藻類來過活，而不是在水中的浮遊動物群。

捕蟲囊內經常沒肉，反而有各種藻類，這讓科學家開始懷疑狸藻到底吃肉還是吃素？狸藻是否更依賴這些藻類與植物殘渣作為食物來源呢？

狸藻的捕蟲囊更像牛的瘤胃

鑑於狸藻的捕蟲囊捕蟲時的一口全吞的機制，而且狸藻在水下的捕蟲器是閉合的，因此將捕蟲囊完全從原本環境中剝離出來，給狸藻只餵食特定食物，依靠它們的生存狀態來判斷食物是否被分解提供營養，以此來測定狸藻內的營養來源很難操作。

但狸藻的小型消化器官的捕蟲囊形成了一個封閉的無氧環境，與動物的消化器官的功能幾乎無異。這提供了另一種判定營養來源的方法，比如肉食性、草食性、雜食性的動物，它們取食的食物不同，其胃內輔助消化食物的微生物群天差地別。因此，通過探明其消化器官內的微生物組成與優勢群落，可以推測其主要的營養來源與代謝途徑。

通過對狸藻捕蟲囊消化液內生物的基因測序，我們現在發現，捕蟲囊內有無數的細小的微生物組成的群落，除了藻類外，還有許多數量眾多的細菌、真菌與捕食細菌的原生動物，簡直是一個可以自我循環的營養系統。

有意思的是，通過與其它環境中微生物組成的比較，發現狸藻內的微生物組成實際上更像是牛的瘤胃，狸藻捕蟲囊內佔據優勢群的細菌跟牛的瘤胃內共生的輔助消化植物殘渣的細菌相似，它們都能代謝、分解植物細胞壁與植物殘渣裡豐富的纖維素。

因此，科學家推測狸藻內進行的營養代謝的過程跟瘤胃是一致的：通過富集這些厭氧的細菌消化捕蟲囊同水一起吸進去的許多植物碎屑，完成營養循環。

△牛瘤胃中共生輔助消化植物殘渣的微生物群，圖片來源：參考文獻3，漢化祝歡

通過對狸藻捕蟲囊內混雜著各種微生物基因的表達量分析也表明，分解植物源纖維素的基因、降解植物源多酚的基因在其中的表達量十分豐富。

因此我們有理由相信狸藻的營養主要可能並不是由消化動物而得來，而是依靠狸藻內的微生物來代謝、消化一同吸進去的植物碎屑與藻類。

比起殺手，狸藻更像個農夫

目前我們還不能肯定狸藻完全更依靠素食，這個小小的捕蟲囊對我們來說依然像個黑匣子一樣。

但通過分析其中的微生物群組，我們可以推測，可能比起食蟲，狸藻更偏素食，靠捕蟲囊內的細菌群落去消化沉積在水中的殘渣和各種藻類。

當然，這種素食性在食蟲植物中也並不少見，有名的食蟲植物家族豬籠草中也有這樣的異類——蘋果豬籠草。它們的捕蟲瓶喪失了引誘昆蟲的蜜、捕獲昆蟲的籠子邊緣與內壁，反而把捕蟲瓶完全打開，許多瓶子湊在一起，就像集雨瓶一樣，採集從林子上層掉落的落葉。

△蘋果豬籠草林下的生境以及它們拾取的落葉，圖片來源：維基百科

這與蘋果豬籠草的生活環境也是相關的，它們長期生活在落葉豐富的樹林中，因此特化出吃素的特性。同樣地，狸藻是分布廣泛的淡水中的沉水植物，比起動物，藻類與殘渣確實算更穩定的食物來源，狸藻發展出吃素的本事也就不足為奇。

生存的法則就是這樣，和環境互相適應，有什麼就吃什麼，吃素也一樣能補充環境中缺乏的氮與磷，這才是食蟲植物最開始演化的目的。

參考文獻：

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