植物猪笼草为什么能吃肉？科学家从基因层面找原因

对一些昆虫来说，猪笼草是世界上最致命的植物。一旦掉入猪笼草的圆筒状叶子中，这些小虫子就只能接受被吞食的命运。关于猪笼草如何演化成肉食者，以及这背后的原因，科学家直到最近才有了一点线索。

研究人员对世界不同地区的三种猪笼草属植物进行了脱氧核糖核酸（DNA）分析，惊奇地发现，这三种几乎完全独立演化的猪笼草经历了相同的基因改变。猪笼草利用圆筒形的“捕虫笼”引诱昆虫。捕虫笼的内壁具有蜡质，十分光滑，昆虫一旦进入笼中就很难爬出。捕虫笼的底部有很多腺体，能分泌出酸性的消化液，将昆虫的肌肉和外骨骼分解。

这三种猪笼草分别产自澳大利亚、亚洲和北美洲。纽约州立大学布法罗分校的研究者维克托·艾伯特（Victor Albert）说：“这些植物拥有一个遗传工具百宝箱，在如何变成肉食者的问题上，它们分别尝试给出答案。而最终，它们的解决方案是一致的。”

此前的研究显示，这三个物种独立演化成了肉食植物。在此次研究中，研究者详细揭示了它们如何对古老的免疫系统蛋白质（许多都是相同的）进行改造，以产生消化肉食的酶。在对猪笼草的基因组进行测序之后，研究团队鉴别出了各个物种中被以不同方式激活的基因。这些基因与某些蛋白质的制造有关，包括几丁质酶等。几丁质酶能够分解几丁质，而几丁质正是昆虫外骨骼的主要成分。还有一种酶是磷酸酶，可以使植物吸收食物中的磷元素，这对它们的生长至关重要。

“这些结果表明，成为食肉植物的途径十分有限，”艾伯特博士说道。对食肉植物而言，它们往往生活在营养贫乏的环境，能消化动物并吸收营养是非常大的优势。然而从遗传学的分析可以看出，成为食肉植物在遗传机制上的选择十分有限。

论文的共同作者Kenji Fukushima博士说：“食肉植物往往生活在营养贫乏的环境中，考虑到其他营养来源难以获得，使它们捕捉并消化动物的能力变得无可替代。”

在演化过程中，构成酶的氨基酸常常被交换出去，由其他氨基酸取而代之。研究者分析发现，不同猪笼草属物种的酶具有众多相同或高度相似的氨基酸，而这些氨基酸是非肉食植物所没有的。相关的研究结果发表在近期的《自然-生态与演化》（Nature Ecology and Evolution）杂志上。