花朵3米高，还会散发恶臭…巨魔芋如何成为最奇怪的植物

巨魔芋的每⼀次盛放都能吸引⼤量游客前来观看。在这篇来自《环球科学》2026年5月新刊的文章中，美国田纳西大学的植物演化学家雅各布·S.苏萨向我们展示了，植物学家更关注的是巨魔芋如何演化出了那些奇特特征。

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撰文 | 雅各布·S.苏萨（Jacob S. Suissa）

翻译｜金乐薇

放眼整个植物世界，巨魔芋（Amorphophallus titanum，俗称尸花）的盛放都称得上是绝无仅有的奇观。苍白的花序破土而出，足有3米高，像巨人腐烂的手指直直立在地上。在花序外侧，一片像花瓣一样的巨大结构临风招展，像是给手指披了件血红色的斗篷。腐肉的气味在空气中弥漫。随后，大约36小时后，它的花期结束了。下一次开花至少还要再等七年。

凭借腐臭的气味、怪异的外形，以及奇特的习性，巨魔芋给人带来的厌恶与着迷不相上下。可以说无论何时，全球各地的植物园、种植园和苗圃都在筹备发布各自巨魔芋植株的最新动态。人们并不能准确地知道它何时会开花——巨魔芋完全不会遵循任何人类的时间表，只会听从它自己的安排。但当它开花时，人类需要做好准备。因为，巨魔芋带来的客流量，往往会比任何其他物种都要多。

被巨魔芋吸引的不只是普通游客。科学界对这种奇异植物的兴趣至少可以追溯到19世纪末。当时意大利的植物学家首次正式描述了巨魔芋，它是苏门答腊岛西部热带雨林的特有物种。从那时起，研究人员就一直在研究巨魔芋的花。

不在花期时，巨魔芋由一个地下的管状茎和地表像树一样的单片叶子组成。当准备开花时，巨魔芋会生长出一个名为花序的结构，它的肉穗花序像根手指，外侧则包裹着一片像斗篷一样的佛焰苞。绘图 ：厄舍克 · 居内尔（Işık Güner）

生态扮演

从拟态演化的角度来说，巨魔芋是一个完美的例子。我们所熟知的大多数开花植物会开出鲜艳、芬芳的花朵，从而吸引蜜蜂、蝴蝶、鸟类或其他传粉者帮助繁殖。巨魔芋则采取了一种不同的策略。它看起来和闻起来都像极了腐烂的肉，这会吸引一群不同的传粉者：蝇类、甲虫和其他食腐昆虫。佛焰苞和肉穗花序表面的波纹、沟槽、凸起和颜色都像极了腐肉，巨魔芋散发出的恶臭则把这种伪装提升到了一个新的境界。

和魔芋属的很多其他成员一样，巨魔芋演化出了高度特化的硫化物来模拟腐肉的气味。美国达特茅斯学院的G.埃里克·沙勒（G.Eric Schaller）和同事最近识别出了这些恶臭气味中的一种新发现的成分，它曾被贴切地命名为腐胺（putrescine）。动物的肉腐烂后，也会散发出完全相同的化学物质。甚至在巨魔芋和动物腐肉中，这种恶臭的化合物都来源于特定氨基酸的分解（氨基酸是构成蛋白质的基本单元）。

巨魔芋可以说是独立演化出了一些与腐肉完全相同的化合物，这一点尤其值得注意。在自然界大多数的拟态案例中，拟态者并不会一比一地精确复制模仿对象。以蚁蛛属（Myrmarachne）的蜘蛛为例，顾名思义，这是一类能伪装成蚂蚁的蜘蛛。和所有蜘蛛一样，蚁蛛有八条腿。然而，蚂蚁只有六条腿和两根触角。为了伪装成蚂蚁，这些蜘蛛会把它们的两条前腿抬起并来回摆动，模仿蚂蚁的身体结构。演化并非凭空创造新事物，而是会尝试改进已有的结构。但对巨魔芋来说，这种改进最终合成出了一种完全相同的产物。

巨魔芋另一个堪称极端的演化革新能让它的恶臭传播得足够远、足够广，从而吸引尽可能多的传粉者。很多依赖食腐昆虫传粉的植物都演化出了产生热量的机制。随着空气受热上升，恶臭可以传递到更高层的空气中，并在周边更大范围内扩散开来。而沙勒和合作者发现，巨魔芋能利用一种特别奇特的方法来实现这一过程。

切开佛焰苞，就能看到内部的雄花。图片来源：Genevieve Vallee

巨魔芋会把淀粉储存在巨大的地下茎中，随后将其转化为糖分。这些糖分通过手指状的肉穗花序向上输送，并进入线粒体进行新陈代谢。通常，当糖分在线粒体中代谢时，它会被用于生产生物机体需要的能量。然而巨魔芋并不会使用生产出的能量驱动细胞运作，而是会打破线粒体中的细胞呼吸过程，并将能量以热的形式直接释放出去。在这个过程中，肉穗花序可以升温到比周围温度高出10摄氏度以上。

在任何其他情况下，这种能量的释放对一株植物来说都是恐怖的，是对宝贵资源的浪费。然而，对巨魔芋来说，多余的热量把腐烂的恶臭传播给更多昆虫，由此增加了传粉的机会。

巨魔芋盛放时的味道可以说震撼人心。美国科罗拉多州立大学的在读博士生罗丝·罗赛尔（Rose Rossell）和同事在2024年测量了一株温室巨魔芋在开花时释放出的化学物质。他们发现，它释放硫化物的速率堪比垃圾填埋场。尽管这种气味十分浓烈，但它并非无法去除。研究者证明，空气污染可以削弱这些气味的扩散能力，甚至会改变这种气味的化学特征。理论上，这会减少热带雨林中访问这些植物的传粉者数量。这点非常令人忧心，因为巨魔芋正处于濒危状态，据估计野生环境中仅存不到1000株。

巨魔芋开花后，园艺师会收集它的花粉，并分享给其他植物园，以帮助维持这种植物的基因多样性。图片来源：Matt Cardy

鸡和蛋问题

巨魔芋最为出名的还有它诡异而艳丽的外观，然而除了奇特的外表和难闻的气味，这种植物还有另一个迷人的属性——它提供了一个观察自然演化运作方式的窗口。

作为一名植物演化学家，我认为关于这个物种最有趣的事实是，它各部分结构的尺寸极度不匹配。我感兴趣的领域之一是生物的演化历史如何塑造了它的生长和发育，而巨魔芋给我带来了很多启示。

长期以来，演化生物学家一直在尝试识别生物体型随时间变化的规律。科学文献中充斥着关于柯普法则（Cope's rule）和岛屿法则（Island rule）等假说的辩论，前者认为动物谱系倾向于随着时间增长体型，而后者认为，当大陆的物种定殖岛屿时，大体型的生物会演化出更小的体型，而小体型的生物则会变大。巨魔芋却展现出了一种奇特的反差：尽管它的开花结构，也就是花序，演化得极为巨大，但巨魔芋真正的花朵其实非常微小。

巨型化和小型化，这两种截然相反的演化轨迹在同一个生物上居然会同时出现，这引发了许多问题：为什么花序如此之大？为什么单个花朵如此之小？花序的巨型化和花朵的小型化哪一个先出现？怎样的演化过程造成了这种改变？

在没开花时，巨魔芋就像一棵小树一样，不过看起来像树干和枝叶的结构，实际上只是一片叶子。

美国哈佛大学的查尔斯·戴维斯（Charles Davis）和同事发现，极大的花序或花朵（我们统称为花）曾演化出了许多次，这种特征最常出现在由食腐昆虫传粉的物种中。他们提出，巨大的花是对食腐传粉者的适应，这能散发出更强烈的气味，并引诱更多昆虫停留在温暖的空腔中——在这里，昆虫能免受捕食者的攻击。另外，这些昆虫在选择产卵地时会被巨大的动物尸体吸引，这可能是因为巨大的尸体能提供更充足的食物资源帮助幼虫发育，因此当植物尝试模拟腐肉时，昆虫或许也会被吸引到更大的花上。而吸引更多的传粉者就意味着增加了繁殖成功的机会。

如果传粉者的偏好会驱动巨魔芋的花序变大，那为什么它的花朵却这么小呢？如果自然选择偏好更大的花，为什么魔芋属的成员只演化出了巨型的花序，而放弃了单个花朵的巨型化呢？

2022 年，研究人员在印度尼西亚西苏门答腊省的热带雨林中记录到了一棵超过 4 米高的巨魔芋开花的过程，这是有记录以来最大的巨魔芋花（下图）。巨魔芋如今已经处于濒危状态，据估计野生植株已经不足 1000 株。

在试图解开这个谜团之前，我们需要了解这两种特征演化出的时间：巨大的花序和微小的花朵，哪一个先出现？就像那个由来已久的“先有鸡还是先有蛋”的问题一样，答案要去演化树上寻找。让我们从鸡开始，如果去看鸟类和它们的近亲——鳄类、龟类、蛇类和蜥蜴——我们会发现，这些谱系的物种都会产卵，很少有例外。我们可以由此得到结论，它们的共同祖先也会产卵。因此，蛋比鸡更早出现。

那么巨魔芋的微小花朵和巨大花序呢？如果我们去观察巨魔芋的演化树，就会发现它所在的天南星科里，几乎所有成员的花都很小。甚至在泽泻目（天南星科属于泽泻目）下的其他科，以及其他亲缘关系更远的类群中，比如菖蒲目、无叶莲目，以及薯蓣目中的一些成员也是这样。如果想要找到所有成员的单个花朵都较大的谱系，我们还得一路穿过好几个目，一直到百合目才行。这告诉我们，在巨魔芋这支谱系的演化中，小的花朵比巨大的花序更早出现。

这些原始的微小花朵决定了巨魔芋的演化轨迹。美国西密歇根大学的托德·巴克曼（Todd Barkman）和同事研究了花朵大小演化的速率。他们发现，那些祖先拥有较大单朵花的支系，在花朵尺寸的演化速率上，比祖先是小型花朵的支系更快。换句话说，较大花朵的祖先更能孕育出巨大花朵。他们认为，这正是发生在大花草属（Rafflesia）中的情况：这是一种原产于东南亚的植物，同样依靠食腐昆虫传粉，但拥有世界上最大的单个花朵，每朵都有一个沙滩排球那么大。

然而，巨魔芋和它们的近亲花朵更小，单个花朵尺寸的演化速率也慢。在面对食腐传粉者对更大的花的选择压力时，花序变大的突变体比单朵花变大的突变体更有可能出现。

一旦这种植物开始朝着更大花序而非更大花朵的方向发展，它就会经历“棘轮效应”（指一旦开始向一个方向发展便难以逆转）。此时，较大的花序会向着孕育出更大花序的方向发展，而作为演化的另一条路，改变单个花朵尺寸的可能性则会越来越小。

在巨魔芋所在的科以外，那些能长出巨大花序的植物通常也会发生单个花朵的小型化，例如向日葵、无花果和棕榈，这也支持了上述观点。例如，贝叶棕（Corypha umbraculifera）的花序可以长达8米，是世界上最长的花序，其中包含了多达2500万朵小巧的金色花朵。

这告诉我们，自然选择发生在生物的哪个位置取决于特定谱系的历史。一株植物的祖先是由许多小花聚集组成花序，还是会在茎上开出单朵的花？如果是前者，自然选择可能会偏好更大的花序，正如魔芋属那样；如果是后者，自然选择可能会偏好更大的单个花朵，比如大花草属。再一次，巨魔芋强调了历史的偶然性如何决定了演化的方向。

诚然，巨魔芋看起来无比壮观，但它的魅力远不止乍一看，或乍一闻那样简单。下次，当你附近有一棵巨魔芋开花时，希望你会成为前去观赏的观众之一，去领略它全部的美丽，并思索这种最奇怪的植物能够带来怎样的演化启示。

本文节选自《环球科学》2026年5月刊《巨魔芋：最奇怪的盛放》一文。

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