食肉性植物为什么会吃肉?

食肉性植物为什么会吃肉?

2020-05-16 16:54:06  美国《科学》杂志
本文作者:伊丽莎白·佩尼西, 编译:微科普

发表时间:2020-05-16 16:54:06作者:伊丽莎白·佩尼西, 编译:微科普来源:美国《科学》杂志字体大小:A+  A-
食肉性植物为什么会吃肉?
食肉性植物为什么会吃肉?最近,一项对三种食肉植物的研究表明,在进化过程中巧妙的基因重组能够帮助它们进化出捕捉和消化富含蛋白质食物的能力。

食肉植物已经发展出许多诱捕猎物的狡猾方法。例如,猪笼草使用含有酶的“陷阱”来消化寄生昆虫。其他的包括密切相关的金星捕蝇草、水车草和匙叶茅膏菜等。当蚊子被它捕捉时,金星捕蝇草使用的是调整好的叶子,或者肉掌,当昆虫着陆时,它们会突然关闭,但只有在肉掌感觉到触动它们的触发毛多次后才会关闭。

为了找出这些陷阱是如何进化的,由进化生物学家约尔格·舒尔茨和植物生物学家莱纳•海德里希(Rainer Hedrich)领导的研究人员对太阳草、水车草和金星捕蝇草的基因组进行了测序,它们都是密切相关的。然后,将它们的基因组与其他9种植物的基因组进行了比较,其中包括一种肉食性猪笼草、非食草性甜菜根和番木瓜。

研究小组在《当代生物学》杂志上报道说,他们研究发现,在这些肉食性的植物里,食肉进化的关键是在一个共同祖先身上复制了整个基因组,这个祖先生活在大约6000万年前。这种复制释放了曾经用于根、叶和感觉系统和消化系统的基因。例如,食肉植物利用基因的复制来帮助根部吸收营养,以吸收来自被消化的猎物的营养。威斯康星大学麦迪逊分校的植物学家肯尼思·卡梅伦说:“食肉性植物的叶子中表达的来自根的基因是极有吸引力的发现。”。

海德里希和他的同事得出结论,食肉性植物在这三个物种的祖先中都独立地进化过一次,把这两个新的起源和其他已经被记录在案的起源作比较后,研究人员得出结论,食肉性植物已经进化了至少六次。

斯科尔科沃科学技术研究所的植物科学家玛丽亚·洛加切娃(Maria Logacheva)说,虽然她没有参与这项工作,但这项研究的优势在于对比分析,它很好地展示了食肉性植物是如何形成的。

然而,布法罗大学的植物进化生物学家维克多阿尔伯特(Victor Albert)说,海德里希的团队没有足够的数据支持这两个新的起源,特别是因为一些捕食所必需的基因存在于猪笼草和三种新测序的植物共同的早期祖先中。他的团队正在对另外两种植物进行测序,以帮助弄清发生了什么。

但是,德克萨斯理工大学的植物基因组学家路易斯·赫雷拉·埃斯特雷拉(Luis Herrera Estrella)很高兴地了解到现在与食肉植物有关的新基因。他和其他人将会合作研究食肉性植物的基因是如何重组的,从而使食肉成为可能。海德里希说,事实上,大多数植物似乎已经拥有许多必需的食肉基因。

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