植物界的寄生上流:菟絲子不行光合作用 靠「抱大腿」在大自然精準卡位

菟絲子,細胞中沒有葉綠體,靠攀附、吸取宿主的養分維生。 圖/shutterstock
菟絲子,細胞中沒有葉綠體,靠攀附、吸取宿主的養分維生。 圖/shutterstock
陸地生物

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文章摘要整理:

菟絲子是一種不靠光合作用的寄生植物,能以化學訊號搜尋、選擇並纏繞宿主,再吸取養分維生,甚至對全球農作造成重大危害。

編按:所有植物都會行光合作用嗎?有一種寄生植物就不用。

它沒有半片葉子,看起來更像是一隻細長的小蟲,還會像蛇一樣在空中獵食。《食光者》的作者柔伊.施蘭格,帶我們一窺植物界的「職業房客」——菟絲子,寄生上流的生活。

縮時攝影是一項神奇的工具,正適合用來觀察藤蔓以及其他植物的移動。印第安納大學生物學教授羅傑.漢葛特(Roger Hangarter)負責維護「植物的活動」(Plants in Motion)這個可愛的線上圖書館,以早期網站的風格收藏了植物活動的影片。當然,我在這個網站消磨掉了許多時間。

天生不長葉子!菟絲子一破土就在找「長期飯票」

不過,網路上最棒的植物影片是以菟絲子(dodder vine)為主角的影片。這種寄生植物把藤蔓的特質推到了極致:菟絲子沒有葉子,所以從土裡冒出來之後,一定要立刻找到宿主以吸取糖分。它們只要一找到宿主,就會完全脫離地面,而仰賴宿主提供自己所需要的一切。

菟絲子不需要葉綠體,因為這種植物不行光合作用,所以身體呈現奇特的橘色;而且由於沒有葉子,所以看起來就像是一隻光滑的小蠕蟲。以縮時攝影觀看菟絲子生長是一大驚奇。菟絲子的幼苗冒出來之後,其尖端會在空中緩慢繞圈。絕對不可能有人看不出來它是在找尋著某種東西。

實際上,它的姿態看起來無疑就像是在嗅聞。的確,菟絲子是在空氣中嗅聞著適合寄生的植物所散發出來的化學物質。接著,在實際接觸之前,它會開始更具目的性地朝一個方向移動。

比起小麥更喜歡番茄?菟絲子不靠眼睛卻能擇優

做出明智選擇的能力,是智力的標記之一。「Intelligence」(智力)的拉丁文字根是「interlegere」,意為「在兩者之間選擇」。看菟絲子做出選擇是一項極度有趣的事情:舉例而言,和小麥比較起來,它們比較喜歡番茄。小麥難以攀緣,汁液也不是特別豐富。

一株菟絲子幼苗如果生長在一株小麥和一株番茄之間,它幾乎一從土壤裡探出頭之後就會開始在空中繞圈。繞了幾圈之後,它就會堅定轉向一個特定的方向:因為它發現了自己的鄰居。接著,它會像一隻小蛇一樣在空中伸展,直接朝著番茄而去,對於小麥則是敬謝不敏。

能像蛇一般「獵食」!連生態學家都驚嘆的動物化行為

在2006年首度注意到這種現象的團隊,其中一員是蘇黎世聯邦理工學院的生態學家康蘇薇洛.德摩賴斯(Consuelo De Moraes)。她記得自己對於那種現象的發生速度之快大感震驚。透過縮時攝影觀看它們的移動,令她毫不含糊地聯想到了動物行為。

一株菟絲子一旦認定自己找到了適當的獵物,就會開始纏繞對方。在幾個小時裡,菟絲子會確認那個獵物是否值得自己付出這麼多的力氣。

透過實驗室研究,科學家詢問了菟絲子究竟在找尋什麼。明確的答案是它們可望從那個特定宿主吸取的營養能量,而判斷依據則是那個宿主的整體健康狀況,以及在其體內循環的養分濃度。

在其中一項實驗裡,菟絲子生長於一群山楂植物之間,結果選擇了以額外營養劑栽培的個體,對於在養分稀少的環境裡栽培而成的個體則是不屑一顧。然而,這樣的選擇是菟絲子在穿刺宿主的表皮之前就已經做出的結果,令人不禁納悶它們是怎麼蒐集到那樣的資訊。(如同大部分關於植物的問題,答案很可能是化學訊號。)

菟絲子如果發現自己找到的獵物品質不佳,就會停止纏繞,而在幾個小時內另找新的獵物。不過,它如果認定一株植物是良好的宿主,就會在對方的莖上多纏繞幾圈。

不勞而獲的極致:寄生植物如何橫掃全球農田?

菟絲子在宿主身上纏繞幾圈,反映了菟絲子為了寄生這株植物打算耗費多少能量。所以,菟絲子具有計算能力。纏繞愈多圈,可以穿刺的面積就愈大。

纏繞完成之後,菟絲子會沿著其繞圈的邊緣長出一排排吸血鬼般的尖牙,而把這些尖牙刺入宿主的莖裡,開始吸取其汁液。菟絲子不會吸取太多汁液而殺死其所寄生的植物——宿主死亡並不合乎它們的利益。

所以,它們會讓宿主植物保持活命,健康狀況雖然遭到削弱,但還是持續從事著光合作用。菟絲子之所以不長葉子,原因是它們不需要葉子。它們所需的一切都是取自其他植物的身體。而且,它們在這方面的能力極為優異。

菟絲子危害了全球各地的農田,在55個國家裡造成25種作物物種的嚴重損失。一株植物一旦遭到菟絲子寄生,就不再有體力能夠結出太多果實。菟絲子卷鬚式的身體相互交纏成一大片毯子,覆蓋在廣大的農田上,猶如數以百萬計的植物吸血鬼,把它們的微小尖牙陷入受害者的細長脖子裡。

計算著纏繞圈數的菟絲子,乃是藉由移動實踐了一種生活記憶。記憶是一種儲存方式,能夠把你針對自己的生活環境以及存在於周遭世界的危險與機會所學到的知識儲存下來。學習是追求生存的一種演化策略,就像錦葵會轉向太陽一樣。記憶、學習與移動:這三者似乎密不可分。

菟絲子覆蓋能力極強,一旦完全紮根,就有可能讓一大片植物全軍覆沒。 圖/shutterstock
菟絲子覆蓋能力極強,一旦完全紮根,就有可能讓一大片植物全軍覆沒。 圖/shutterstock

《食光者:讀懂植物,就能讀懂這個世界》。 圖/平安文化提供
《食光者:讀懂植物,就能讀懂這個世界》。 圖/平安文化提供

精華 FAQ

  • 因為它完全不靠自己製造養分,而是像職業房客一樣寄生在其他植物身上,靠宿主供應糖分與水分維生,還能精準挑選較有價值的宿主。

  • 幼苗會在空中繞圈並感知周遭植物散發的化學訊號,再朝特定方向移動。研究顯示,它甚至能分辨番茄與小麥,優先選擇較適合寄生的對象。

  • 它會纏繞宿主後刺入莖部吸取汁液,削弱植物生長與結果能力,卻不立刻殺死宿主,讓自己持續獲利,因此在55個國家、25種作物上造成嚴重損失。


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