19世紀(jì)末，關(guān)于食人植物的可怕傳說在西方流行一時(shí)。有的講述的是，不小心的旅行者在某個(gè)遙遠(yuǎn)的地方被張牙舞爪的樹一把抓住并吞噬;另有的講述的是，某個(gè)科學(xué)狂人用生牛排喂養(yǎng)他的植物，最后自己也被植物吃掉。

　　這些恐怖故事的流行，要?dú)w功于達(dá)爾文。直到達(dá)爾文的時(shí)代，大多數(shù)西方人都拒絕相信植物會(huì)吃動(dòng)物。他們認(rèn)為，這違背了自然規(guī)律：動(dòng)物能吃植物，因?yàn)閯?dòng)物能四處移動(dòng);植物不能移動(dòng)，所以只能被吃。達(dá)爾文花了16年時(shí)間觀察，證明情況并非如此。他表明，一些植物的葉子已經(jīng)進(jìn)化出巧妙的結(jié)構(gòu)，不僅能夠誘捕昆蟲和其他小動(dòng)物，還能消化和吸收它們尸體釋放出來的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。

　　食肉基因并非來自動(dòng)物

　　自達(dá)爾文的發(fā)現(xiàn)以來，植物學(xué)家、生態(tài)學(xué)家、昆蟲學(xué)家和分子生物學(xué)家已經(jīng)探索了食肉植物的方方面面。但最大的問題依然存在：這些植物是如何進(jìn)化出吃肉的本領(lǐng)的?

　　在這方面，化石幾乎沒有提供任何線索。但新興的DNA測(cè)序技術(shù)給了我們解決這一問題的一個(gè)途徑：尋找與食肉性有關(guān)的基因，精確指出這些基因何時(shí)何地被啟用，并追蹤其起源。

　　當(dāng)談到食肉植物的起源時(shí)，最容易讓人想到的是，這些植物身上與食肉習(xí)性有關(guān)的基因，會(huì)不會(huì)是從動(dòng)物身上獲得的?因?yàn)楸娝苤蛴袝r(shí)會(huì)從一種生物“平行”轉(zhuǎn)移到另一種生物。

　　不過DNA測(cè)序表明，植物的食肉基因跟動(dòng)物一點(diǎn)關(guān)系都沒有。相反，最近的一系列研究表明，這些基因十分古老，在開花植物中早已普遍存在，只是被食肉植物巧妙地改變了用途而已。這樣做也完全符合進(jìn)化的“經(jīng)濟(jì)”原則：將舊物改造后加以利用，總比為實(shí)現(xiàn)新用途重新發(fā)明一物更省事。

　　植物進(jìn)化出食肉性的驅(qū)動(dòng)力

　　據(jù)DNA分析表明，在開花植物存在的1.4億多年里，肉食性至少獨(dú)立進(jìn)化過12次。這意味著，在今天已知的大約800種食肉植物中，食肉性并非同出一門，而是有著眾多不同的起源。這種為實(shí)現(xiàn)相同的功能而來源不同的進(jìn)化，在生物學(xué)上叫“趨同進(jìn)化”。趨同進(jìn)化最著名的例子是鳥類的翅膀和蝙蝠的翅膀。

　　趨同進(jìn)化的驅(qū)動(dòng)力是一樣的。鳥類和蝙蝠進(jìn)化出翅膀，都是為了飛翔。植物每一次進(jìn)化出食肉性，其驅(qū)動(dòng)力都是為了找到一個(gè)重要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的替代來源。

　　這是因?yàn)槭橙庵参锏淖嫦龋瓷L(zhǎng)在營(yíng)養(yǎng)不良的沼澤地中，要么生長(zhǎng)在貧瘠的熱帶土壤里，這些棲息地都缺乏植物生長(zhǎng)所必需的氮和磷。與此同時(shí)，在那些地方，昆蟲和小型無脊椎動(dòng)物倒是挺豐富，它們富含氮(在蛋白質(zhì)中)以及植物所需的其他元素。要知道，單靠一只大昆蟲，一株捕蠅草就可以生活三周。所以，面臨如此大的誘惑，植物就漸漸地打起了吃肉的主意。

　　食肉植物的異同點(diǎn)

　　在誘捕獵物方面，在已知的食肉植物中，它們的策略各有不同。有些是“守株待兔”型的，如豬籠草和很多茅膏菜屬植物。它們有著瓶狀的陷阱，阱沿滑溜或帶有黏性的毛刺，干等著獵物自己一不小心滑下去或被黏住，慢慢餓死、累死。

　　其他的則更具有攻擊性。例如，一些茅膏菜屬植物一旦覺察到有獵物落到葉子上，葉片就迅速卷曲，將獵物一把抓住。最復(fù)雜的是捕蠅草，它有敏感的毛刺，能發(fā)信號(hào)讓陷阱快速關(guān)閉，還能區(qū)分落下的是昆蟲還是雨滴或落葉。

　　盡管這些陷阱在形狀以及誘捕方式上存在巨大差異，但它們都是經(jīng)過改造的葉片或葉片的一部分，而且所有食肉植物都主要通過葉子而不是根部來獲得營(yíng)養(yǎng)。這又是它們的共同點(diǎn)。

　　舊基因新用途

　　我們知道，葉子最普遍的功能是進(jìn)行光合作用。那么，食肉植物是如何把全部或部分的葉子的功能轉(zhuǎn)換成捕食和消化的呢?

　　盡管還有許多謎有待解開，但研究已經(jīng)為我們揭示了，食肉植物在進(jìn)化過程中，是通過重新利用已有的某些基因，賦予它們新的功能(如消化和吸收)，來適應(yīng)其新的角色的;而且這些基因都涉及植物古老的防御系統(tǒng)。

　　早在1970年代，研究人員就認(rèn)識(shí)到，他們?cè)谑橙庵参锲繝钕葳逯邪l(fā)現(xiàn)的消化液中含有許多酶，其功能與植物對(duì)付細(xì)菌、真菌和昆蟲時(shí)使用的許多“化學(xué)武器”非常相似。隨后他們證實(shí)，這些酶都是植物自己制造的。這些酶有幾十種之多。今天，快速的DNA測(cè)序技術(shù)讓科學(xué)家能夠確定編碼這些酶的基因，并在植物捕捉和處理獵物時(shí)監(jiān)測(cè)其活動(dòng)。

　　賦予舊物以新的功能，這一情況不限于消化。隨著動(dòng)物受害者的甲殼素、蛋白質(zhì)和DNA被分解成更小的分子，陷阱還必須能夠?qū)⑵湮铡Ｔ谄胀ㄖ参镏校震B(yǎng)分是根部的工作，在那里各種轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白不斷地將養(yǎng)分從土壤中運(yùn)輸?shù)街参矬w內(nèi)。而轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白同樣也存在于食肉植物的葉子里。

　　譬如，科學(xué)家在捕蠅草的葉子上發(fā)現(xiàn)了兩種對(duì)植物來說最重要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)——氮和鉀——的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白。在食肉植物身上，為了使葉子能夠吸收養(yǎng)分，進(jìn)化似乎把本來只在根部才活躍的基因征用了，讓它們?cè)谛碌牡胤焦ぷ鳌Ｋ煌氖牵胀ㄖ参镏修D(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因在根部始終是活躍的，而在食肉植物的葉子上，只有當(dāng)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)開始從分解的獵物中流出時(shí)，它們才會(huì)被開啟。