大千世界,萬物有靈。
今天要講的主人公,長得像蘑菇,可偏偏又是植物。它,就是蛇菰(gū),植物界一朵愛“躺平”的奇葩。
形似蘑菇,卻是植物
在熱帶或亞熱帶森林中,你偶爾會在某些植物的根部發現一種十分奇異罕見之物——大小、形狀和蘑菇差不多,但是顏色卻鮮紅如血,它們成叢地生長在路邊或者樹下,十分顯眼。很多人首次見到,都會把它當作蘑菇,其實它是一種全寄生的草本植物——蛇菰。
蛇菰并非特指一種植物,而是蛇菰科(Balanophoraceae)蛇菰屬(Balanophora)植物的統稱,均為一年生或多年生的肉質草本植物,全株淡紅色至鮮紅色。據《中國植物志》記載,蛇菰屬植物在全球約80種,主要分布于亞洲和大洋洲熱帶和亞熱帶;在我國已記錄分布的有20種,多分布在長江流域及南方各省海拔2000米以下的山谷、森林中。近年來,隨著生態環境不斷改善,在秦嶺北坡也陸續發現了蛇菰的分布。
秦嶺中的蛇菰
(圖片來源:作者)
蛇菰又稱葛蕈(xùn)、葛花菜,自古便是一味名貴藥材,相傳為東晉名醫葛洪命名。現代醫學研究發現,其體內富含三萜、甾體、黃酮、有機酸及鞣質等化學成分,具有一定的藥用潛力。
蕈,即木頭上長出的蘑菇。因為外形與蘑菇太過相似,這可“坑”苦了古代的醫家大師們。你看,就連《本草綱目》都這樣記載:“葛花菜......如芝菌涌生地上,其色赤脆,蓋蕈類也。”。這種混淆甚至延續至今——在2024年大熱的一款游戲中也有它的身影,只可惜游戲設計者配錯了圖,選了羊肚菌的圖片。
就這樣,大自然和我們人類開了一個小小的玩笑。
游戲中的道具葛蕈,配圖為羊肚菌
(圖片來源:作者截取游戲畫面)
生得隨機,活得坎坷
不僅外形像蘑菇,蛇菰的生活方式也和蘑菇類似。
因為不含葉綠素,缺乏正常的根、莖和葉組織,蛇菰必須寄生在樹木的側根上才能存活。溫暖、潮濕的闊葉林是它們生長的理想之地。因為闊葉林下含有豐富的落葉層和腐殖質,樹木根系在表土層生長活躍,為蛇菰提供了生長繁殖的機會。
蛇菰與植物根系共生
(圖片來源:董繁榮)
當蛇菰的種子萌發后,首先產生吸器,占據寄主植物的根尖,導致寄主植物的根停止生長。隨后,伴隨著宿主的根逐漸變粗,蛇菰的根狀莖會逐漸長大,其后會長出不分枝的、類似小蘑菇的肉質莖。多個塊狀根莖往往會聚成一團,長出的莖宛如一堆染了紅漆的毛筆插在地上,因此,蛇菰也有個雅號叫作“文王一支筆”。
蛇菰的塊狀根狀莖
(圖片來源:作者)
奇特的是,根狀莖中的維管系統既包含了蛇菰自身的,也包含寄主的,二者形成復合的維管組織。這種奇特的寄生方式確保了蛇菰與宿主之間的緊密聯系,有助于其更好地從宿主身上獲取營養。
但是,蛇菰長得低矮,也不好吃,所以它的種子傳播起來比較困難。缺少動物幫忙和風的助力,單靠雨水沖刷,蛇菰細小的種子傳播范圍十分有限。并且,種子在傳播過程中很難準確地落在寄主植物的根部,導致僅有極少種子能夠順利萌芽成長。
作為專性寄生植物,蛇菰由于植株矮小、生境陰濕且必須依賴寄主生存,對于環境的要求也很高。如果森林遭到破壞或寄主植物滅絕,蛇菰便會失去生存基礎,這也是其種群數量稀少的重要原因。
真可謂生得隨機,活得坎坷。
“躺平”是需要付出代價的
自然界是殘酷的,遵循“弱肉強食,適者生存”的法則。蛇菰從種子傳播之初就充滿偶然,生存之路更是艱難,為了適應環境,干脆選擇了徹底“躺平”。
地球上的絕大多數植物都能夠自立更生,從土壤中吸取養分,依靠自身光合作用獲取生長能量,它們被統稱為“自養型”生物。然而,在被子植物中,進化出了一些“另辟蹊徑”的物種,它們寄生生在其它植物上,并從中獲取營養。其中,一些還保留了“勞動能力”(光合作用),被稱作半寄生植物;另外有一些完全喪失勞動能力的,則被稱作全寄生植物。蛇菰就是全寄生植物之一。
西雙版納熱帶雨林中的寄生花(左)和蛇菰(右)都是寄生植物的典型代表
(圖片來源:作者)
通過演化出與寄主植物的完美寄生關系,蛇菰過上了“不勞而獲”“吃喝不愁”的輕松日子。但是,科學家們發現,這樣的“躺平”也是需要付出代價的。
原來,在自然界中除了“弱肉強食”的鐵律以外,還有一條潛規則——用進廢退。與勤勞的自養植物相比,不同類群的寄生植物或多或少發生了基因的丟失。2023年9月,中國科學家在《自然》雜志上發表的研究結果顯示,半寄生植物丟失了相對少量的基因,而全寄生的蛇菰和寄生花基因大量丟失,分別為28%和38%,且兩個類群丟失的基因大部分是相同的。
伴隨著光合作用功能的喪失,蛇菰丟失了幾乎全部與此相關的基因;同時,與根部發育、氮的吸收、開花調節等重要功能相關的基因也大量丟失。此外,普通植物中往往會保留幾個相似的基因用于特定功能,如信號傳遞、代謝或適應環境變化,為此它們會形成一些多基因的大家族來保障生理功能的穩定。但在蛇菰中,長期的不勞而獲讓蛇菰的這些功能顯著退化,這些基因家族大多被縮減成一個基因。這也就成了它數量稀少、活得坎坷的主要原因。
所以,親愛的讀者們,不要因為蛇菰愛“躺平”就對它另眼相看。畢竟這個看似“奇葩”的小生靈,不僅是森林生態的重要成員,對我們人類也有重要的科研及應用價值。
當然,我們也要時刻提醒自己,千萬別學它一樣躺平,“寄生”絕不是明智的生存之道,因為人類社會的生存法則和大自然一樣,躺平是需要付出代價的。
參考文獻:
[1]中國植物志 網絡版 http://www.iplant.cn/frps
[2]Xiaoli Chen et al. Balanophora genomes display massively convergent evolution with other extreme holoparasites and provide novel insights into parasite–host interactions. Nature Plants, 2023,vol.9:1627–1642
[3]陳吉炎等. 蛇菰屬藥用植物的種類與研究進展. 時珍國醫國藥, 2010年, Vol.21 ( 8):2032-2034
[4]丁學欣. 那些奇異的秦嶺植物. 森林與人類,,2014,02:42-49
出品:科普中國
作者:李勃(陜西省生物農業研究所)
監制:中國科普博覽
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