吃土没有那么容易，每个蚓有它的脾气

对于一切陆生生物而言，土壤是载体。土壤生态系统的健康与我们人类生存息息相关，多种土壤生物都参与了土壤生态系统的维持，其中长长的蚯蚓正是一名勤勤恳恳的“陆地生态系统工程师”。生活在土壤中的它们，将腐败的有机物及植物茎叶碎片连同泥土一起吞下，是名副其实的“吃土达人”。

图 | pixabay.com

吃土也不容易

蚯蚓通过“吃土”的生存方式改善土壤结构，促进土壤中养分的循环。千百万年来，地球大陆愈发生机盎然，这离不开蚯蚓的贡献。然而，“吃土”也不是一件简单的事情。

蚯蚓被认为是地球上最有价值的动物之一 | Wikipedia

在陆地生态系统中，植物是重要的组成部分，据估计每年全世界土壤中有3.5×1010吨的陆地落叶。而植物会产生大量的多酚类物质来作为防御素，避免其被食草动物吃掉。

植物中的多酚类物质通过结合沉淀可溶性蛋白，可以抑制生物酶的活性，也就是说这些落叶对某些动物来说是有毒的 | pixabay.com

当落叶落入土壤后，这些多酚类物质也就进入了土壤，并且落叶中含有的多酚类物质非常多（可占到树叶干重的1%~25%）。因此，大量多酚类物质对土壤中的微生物及动物产生影响，进一步影响了土壤中养分的循环。蚯蚓可以以落叶碎片为食，那么它是如何处理这些“有毒”的多酚呢？

吃土达人的独家秘笈

关于蚯蚓与陆地生态系统的研究也越来越多。近来，又有研究发现了蚯蚓是如何智破植物“防御素”，使其能够在“吃土”的道路上越走越远的。

蚯蚓属于环节动物，具有典型的环节动物特点。蚯蚓体呈圆柱形，具有明显的分节现象。蚯蚓含有次生体腔，即在体壁与肠之间存在空腔，体壁上含有粘液细胞，分泌粘液使体表湿润光滑，结合消化管壁上具有肌肉层，使其能在土壤中顺利穿行。

在体腔的中央就是蚯蚓的肠道。正是在蚯蚓的肠道内，来自欧洲的科研团队发现了一种大量存在的二烷基呋喃磺酸类物质并命名为“蚯蚓破防御素”（drilodefensins）。这种物质似乎是蚯蚓独有的，在蚯蚓的近亲——其他环节动物中还未发现其踪影。

“蚯蚓破防御素”在蚯蚓体内的分布，不同颜色代表其在蚯蚓体内的相对含量 | Liebeke et al.

有点像洗洁精

该团队进一步的试验表明，“蚯蚓破防御素”能够起到表面活性剂的作用，即能在不影响肠道酶活性的条件下，通过降低植物多酚类化合物之间的表面张力等手段来减少由多酚类物质的毒性。

这和我们生活中常用的洗洁精中作用机制类似 | pixabay.com

蚯蚓在多酚含量多的环境中，其肠道内的“蚯蚓破防御素”分泌量也会增多。这说明蚯蚓利用“蚯蚓破防御素”来消除多酚类物质对肠道消化酶的影响，使蚯蚓能够在多落叶的土壤环境中愉快地 “吃土”。

蚯蚓的独家神器“蚯蚓破防御素”的结构式 | Mliebeke/Wikipedia

在陆地生态系统尤其是森林生态系统中，落叶是有机物进入土壤的一个重要来源。落叶的分解是养分回归土壤的关键，也是全球生态系统物质循环的重要环节。蚯蚓携带着“蚯蚓破防御素”这样的利器，在“吃土”的过程中分解掉进入土壤的落叶，替我们小心翼翼维持生态系统的平衡，维持着这个绚丽多彩、生机盎然的新世界。

参考资料

Liebeke, Manuel, et al. "Unique metabolites protect earthworms against plant polyphenols." Nature communications 6 (2015): 7869.

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