食肉植物如何一步一步成为吃肉高手?从基因进化方面来解读(食肉动物是如何进化出来的)
导语:食肉植物是如何一步步变成食肉动物的?从基因进化的角度解读
食肉动物是如何进化的?
至于食肉植物,我们并不陌生。很多人家里养捕蝇草,有的甚至让它吃泡泡糖。今天就和大家说说食肉植物吧。
简单来说,食肉植物以其他植物和昆虫为食。由于它们迷人的外表和食肉的行为,达尔文称它们为世界上最奇妙的植物。
据估计,大约有630多种食肉植物在6000万至1.25亿年前进化而来。
是什么让它们改变了平时吃植物的方式,开始吃肉?
生存的基础:营养需求
这个星球上的每一个生物都是幸存者,每天都在战斗,只有合适的人才能活下来。在进化生物学中,健康有着广泛的含义。从最原始的意义上来说,健康就是吃。每天吃食物让你保持健康,适应并应对每天的挑战。
植物的主要食物来源是环境和土壤,它们的根深入土壤将环境中的无机物转化为有机分子。除了空气体中的二氧化碳,它们还需要从水和土壤的混合物中获取其他重要的营养物质,如氮、磷和钾。
如果你仔细观察,你会发现食肉植物是一种特殊的植物,生长在潮湿、沼泽和酸性土壤中。这样的生长环境导致食肉植物无法正常固氮和吸收其他养分。为了生存,它们慢慢进化出消化昆虫和其他节肢动物来获取氮的能力。
这种进化叫做收敛进化。适应环境的会活下来,不适应的会饿死。
这些植物能够从贫瘠土壤中的动物那里获得食物,是自然选择的结果,自然选择对同一组基因中的几个基因变化有自己的偏好。
第一种机制:陷阱
自然选择是在基因范围内进行的。基因包含了我们身体所有部分形成的蓝图。因为基因和新基因的数量是有限的,我们不能完全出于必要而赋予新的能力。随着时间的推移,生物必须改变一些基因的功能,更具体地说,牺牲一些现有的能力,并用新的基因取代它们。
例如,人类和黑猩猩在七百万年前从同一个祖先分化而来。两个物种的手都有四个手指和一个拇指。然而,负责其结构的基因组略有不同。
我们的手指较短,拇指较大,这使我们具有高度精确的抓握能力,而黑猩猩的手指较长,拇指较短,更有利于摆动。人类的手随着自然选择的压力而改变,使我们成为更好的工具制造者。
同样,那些最初参与防御某些疾病并对生物和非生物压力做出反应的基因获得了与捕捉昆虫相关的新功能。
然后经过一代代的更替,形成了独特的外部生物机制,吸引猎物,一接触就捕获。这种机制帮助它们获得了氮的供应。
第二个机制:消化
除了发展捕捉猎物的策略,自然选择也作用于其他植物基因,以发展消化它们的能力。这种现象被称为“平行进化”。
根据研究结果,捕虫植物获得了新的酶功能。
碱性几丁质酶,能分解昆虫外骨骼的几丁质;紫色酸性磷酸酶,可以从分子中释放磷酸基团,有助于动员猎物的磷酸。
然而,这些植物并没有消化骨骼的资源,它们只是吸收了所需的养分,留下了一具毫无生气的尸体。
研究人员还进行了一项有趣的研究。他们在没有动物蛋白的情况下种植食肉植物,选择用其他肥料培育,最后发现它们的果实和发芽严重减少。
显然,人工受精并不能使它们充分生长,而昆虫或其他动物的喂养可以使它们生长得更好。
那些迷人的食肉植物
泌蜜捕蝇草
捕蝇草是众多植物中最著名的,认知度很高。它类似于贝壳的昆虫陷阱,边缘有长刚毛,被称为脉的睫毛。它分泌蜂蜜,虫子被蜂蜜吸引。他们的脚一旦掉进陷阱,就会迅速合拢消化吸收。
捕蝇草不仅捕食昆虫,还捕食青蛙和蜥蜴。
看起来像一个有盖瓶子的猪笼草。
猪笼草因其形状像猪笼而得名。它有一个瓶状的身体,上面有一个盖子。类似捕蝇草的策略,用蜂蜜引诱。虫子爬到瓶口时,瓶口光滑,容易掉进瓶底。一旦掉了,就再也出不来了。猪笼草分泌的汁液会淹死虫子。
沾满粘液的香肠。
毛菜的武器是一组覆盖着鬃毛的茎状触须。它们的头部被看起来像水滴的东西包围着,但它们实际上是由一种粘性液体组成的,猎物一旦接触到这种液体就无法逃脱。这些触须会卷曲起来,将昆虫整个吞下。