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探索宇宙奥秘 · 理性思考
植物界有种"骗子"。
在中国西南海拔两千多米的高山密林中,黑珠芽薯蓣的藤蔓上挂满黝黑光亮的小珠子。二十多种鸟类把这些珠子当作美味浆果,争先恐后地吞食。它们不知道,自己吞下的并非果实,而是这种植物的"克隆胚胎"。
中科院昆明植物研究所团队刚刚在《美国科学院院刊》发表研究,揭开了这场持续数百万年的"视觉骗局"。这项发现首次证明,植物能通过贝氏拟态,让无性繁殖结构诱骗鸟类完成长距离传播。
黑珠芽薯蓣是中国西南山区的特有藤本植物。它走了一条极端的演化路径:完全抛弃有性繁殖,仅依靠珠芽进行无性繁殖。
珠芽是叶腋处形成的变态芽,落地后可以直接长成新植株。这种繁殖方式虽然节省能量,却面临致命缺陷。珠芽本身没有果肉营养,传统观点认为,鸟类对这种"干巴巴"的结构毫无兴趣。
更重要的是,无性繁殖意味着后代基因完全相同。如果扩散距离有限,整个种群会困在狭小区域,难以应对环境变化。这也是多数植物保留有性繁殖的根本原因。
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研究团队发现,黑珠芽薯蓣的珠芽黝黑光亮,外形酷似黑色浆果。在标本馆里,分类学家经常把它们误判为果实。
科研人员对比了珠芽与多种同域浆果的外形特征。结果显示,珠芽的大小变化范围很广,能模仿不同尺寸浆果。在鸟类视觉模型下,珠芽的反射光谱与黑色浆果几乎完全重叠。在鸟眼里,这就是可以吃的浆果。
野外监测持续了三年。红外相机记录下22种雀形目鸟类对珠芽进行访问,黄臀鹎是最常见的访客。访问呈现明显季节性,集中在10月至次年2月。这正是天然浆果稀缺的冬季,珠芽通过"替代效应"吸引鸟类关注。
有趣的是,鸟类的移除率仅为4.91%。实验表明,鸟类在食物稀缺时会主动取食珠芽,但当浆果丰富时,它们仍优先选择真正的浆果。这说明珠芽是"备胎",而非首选。
关键在于,鸟类吃下珠芽后,并不能真正消化它们。
饲喂实验显示,珠芽在鸟类消化道中的平均滞留时间为24.30分钟,消化率极低。绝大部分珠芽能被完整排出。播种实验进一步证明,经鸟类消化后的珠芽,发芽率与未消化的对照组没有显著差异。珠芽的生命力未受损伤。
数学模型推算出,鸟类扩散珠芽的距离中位数约为230米,最远可实现750米以上。这一距离不亚于某些鸟类传播的真正浆果植物。
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这个数字打破了无性繁殖"走不远"的传统认知。珠芽虽然没有果肉奖励,却通过视觉欺骗,获得了与真果实同等的传播效率。
贝氏拟态的经典案例是蝴蝶和竹节虫。无毒物种模仿有毒物种的警戒色,避免被天敌吃掉。把这种"欺骗策略"用于繁殖传播,在植物界还是首次发现。
传统演化生物学认为,无性繁殖是条"进化死胡同"。后代基因完全相同,缺乏变异,且繁殖体通常缺乏吸引动物传播的结构,只能依赖重力或水流,扩散距离有限。黑珠芽薯蓣的研究彻底打破了这一认知。它证明,即使没有果实奖励,无性繁殖结构也能通过感官欺骗,利用植物与食果鸟之间既有的"信号—奖励"关联,实现不亚于有性繁殖的扩散效率。
这一策略的精妙之处在于"借力打力"。鸟类演化出识别黑色浆果的视觉系统,黑珠芽薯蓣便演化出相同的视觉信号。在资源匮乏的冬季,这种"山寨果实"成为鸟类维持生存的重要补充,双方形成特殊的互利关系。
中国科学家在植物与动物互作领域持续产出重要成果。昆明植物研究所依托西南丰富的生物多样性,在高山植物适应性演化方面具有独特优势。这项发表在PNAS的工作,再次证明中国团队在该领域的国际领先地位。
从更宏观的视角看,这提示自然选择的创造力远超想象。即使在丢失有性繁殖的极端情况下,生命也能找到突破地理隔离、维持种群活力的出路。
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