司陽
抗?fàn)I養(yǎng)素
鞣酸類
植酸鹽
蛋白酶抑制劑
脂肪酶抑制劑
淀粉酶抑制劑
凝集素
芥子油甙
異黃酮
皂甙
棉酚
草酸鹽
麩質(zhì)
要說地球上最弱小的生物,植物可算當(dāng)之無愧:扎根在土地里,無法自由運動躲避天敵,鮮嫩多汁的外表卻容易引來群狼環(huán)伺,要想成功繁殖后代有時候還不得不依靠天敵的幫助。這是怎樣無奈的命運呀?盡管如此,植物也沒有放棄,它們靠著強大的生存智慧和技能在過去的地球上活得風(fēng)生水起。
弱小動物的一大保命妙招是保護色,有些植物也學(xué)會了這一妙招。
生石花是一種常見的多肉植物,它具有兩片肥厚的顏色灰暗的葉子,其中儲存大量的水分和營養(yǎng)物質(zhì),能讓生石花在干旱的環(huán)境中活得更久。在非生長季節(jié),整顆生石花看上去就像一顆灰撲撲且開裂的鵝卵石,在土石堆里毫不起眼,這樣昆蟲和鳥類等植食動物就不容易發(fā)現(xiàn)它,從而達到保命的目的。
還有的植物本來不具有保護色,迫于無奈改變了“膚色”。梭砂貝母是一類長在高原山地上的植物,因為生長在險峻的環(huán)境中,除了鳥類,它的天敵并不多。但是,貝母是常用中藥川貝的植物體,人們經(jīng)常采摘貝母制藥,這對它的生存影響越來越大。為了生存,近年來,梭砂貝母開始變色了。
梭砂貝母的植株原本像大多數(shù)植物一樣,擁有大量葉綠體,呈現(xiàn)黃綠色。但是,在灰突突的山崖峭壁上,綠色十分扎眼,從遠處就可以一眼看到,大量貝母因此被人們發(fā)現(xiàn)并采摘。但在最近的一個研究中,科學(xué)家發(fā)現(xiàn),山地上生長著許多灰褐色的梭砂貝母,它們的葉子和花瓣的顏色都幾乎與山石融為了一體。科學(xué)家將這些變色的貝母照片展示給志愿者,讓他們從中找出貝母,結(jié)果發(fā)現(xiàn)保護色確實有效,與山石顏色更接近的貝母更難被找到。
除了保護色,植物還有一些防御武器。許多植物的葉子特化成尖利的針狀,能刺傷動物的嘴和內(nèi)臟器官,比如松樹的針葉、小蘗和仙人掌的尖刺、刺草的鋸齒狀葉緣等;還有的植物枝干上長有尖刺,比如皂角樹、枳樹等植物枝干上密密麻麻的瘤狀尖刺,讓鳥類無處下腳,其他植食動物也不敢輕易靠近。
蕁麻等植物把針和毒兩種防御武器相結(jié)合,從而產(chǎn)生更有效的保護作用。它的倒刺能起到皮下注射器的作用,在戳入取食動物的皮膚的同時,毛刺從葉子上脫落下來,牢牢地扎在皮膚上,并把使人不舒服的毒素注入皮膚中,引起嚴(yán)重的皮膚炎癥。被扎疼的動物下次再遇到這類植物時,會更加小心甚至敬而遠之。
雖然植物們有張良計,但植食動物們也進化出各種各樣的過墻梯:鳥兒尖利的喙、昆蟲厚實的外骨骼、擅于識別植物顏色的眼睛等。對人類來說,植物們的保護色和尖刺的作用更小,人類可以利用機械完成從種植到采摘的整個過程。為此,植物又學(xué)習(xí)了一套新的生存方法:化學(xué)防御。
梭砂貝母
植物們會分泌各種有毒的化學(xué)物質(zhì),當(dāng)植物被觸摸或者吃掉時,這些化學(xué)物質(zhì)會讓動物感覺不適甚至喪命,比如龍舌蘭屬植物含有類固醇,可使動物的紅細胞破裂;馬利筋和夾竹桃分泌的強心苷,可以使咬食它的昆蟲的肌肉松弛而喪命;一些金合歡植物含有氰化物,能抑制呼吸;煙草屬植物分泌的尼古丁對昆蟲具有強大的神經(jīng)毒性等。
當(dāng)然,植物還需要它的捕食者幫助傳粉或傳播種子,所以它們分泌的化學(xué)物質(zhì)通常都不會致命,而是更傾向于讓捕食者消化不良,從而將種子完好無損地排泄出來,傳播出去。這類化學(xué)物質(zhì)在植物中比比皆是:幾乎所有植物都含有一定的植酸、柿子和葡萄等讓人感覺發(fā)澀的植物果實都含有單寧酸、谷物和堅果中含有大量凝集素等,這些物質(zhì)都會影響包括人類在內(nèi)的動物消化植物,甚至還會與其他營養(yǎng)物質(zhì)作用,影響其他物質(zhì)的消化吸收。例如,植酸會影響動物對鈣、鐵、鎂、鋅等礦物質(zhì)的吸收,它可與這些金屬離子產(chǎn)生不溶性化合物,降低離子的吸收率。其它如單寧酸、凝集素也影響人體的各種功能。
這些化學(xué)物質(zhì)或有讓人不喜的味道和氣味,或是能讓取食者在過度進食時感覺不適或無法消化,從而減少了植物被取食的可能性,是植物運用最廣泛的防御手段。
不過,植物的化學(xué)防御也不是萬能的,已經(jīng)有植食動物進化出了應(yīng)對方法。
煙草天蛾是一種非常耐受尼古丁的昆蟲,它專門吃煙草植物,并將尼古丁作為武器。曾有研究發(fā)現(xiàn),煙草天蛾在攝取了大量的尼古丁后,相應(yīng)基因會被激活,使得尼古丁進入血液后不會被代謝,而是暫時儲存在血液中,遇到天敵時,就將尼古丁以氣態(tài)的形式通過氣孔噴出。其天敵——狼蛛在聞到煙草天蛾幼蟲身上濃濃的“煙味”后,會放棄對它的捕食,狼狽逃開。
舞毒蛾幼蟲喜歡取食富含單寧酸的橡樹葉,因為單寧可以幫助它殺死入侵的病毒;麝鳳蝶以有毒的馬兜鈴屬植物為食,它體內(nèi)的解毒酶系能將植物的毒素代謝分解,變成對自身無毒的物質(zhì)后儲存在體內(nèi),當(dāng)遇到天敵時將毒性成分轉(zhuǎn)化為防御武器;斑蝶、斑蛾和燈蛾等昆蟲也有相似的對付植物毒素的方法。
人類對抗植物毒素也有自己的一套方法。我們在取食谷物和堅果時,會進行脫殼處理,這是去除植酸的最簡單的方法。比如小麥、玉米和水稻的植酸大多存在于種子的胚芽中,通過脫殼能去除大部分植酸。豆類和葉類蔬菜則可以通過泡水和水焯法去除植酸。將蔬菜進行發(fā)酵處理,比如將豆類制成豆豉和腐乳等,也是去除植酸和凝集素等植物毒素的好方法。
人類也能像昆蟲一樣利用植物毒素。我們知道,凝集素能與細胞結(jié)合,因此,如果在藥物中加入凝集素,能提高藥物與細胞的結(jié)合能力??茖W(xué)家發(fā)現(xiàn),特定的凝集素對特定的癌細胞具有識別、定位、結(jié)合的能力,同時某些植物凝集素又具有誘導(dǎo)癌細胞凋亡的功能,這就使得結(jié)合了植物凝集素的給藥系統(tǒng)既增強了抗腫瘤活性,同時又降低了抗癌藥物在正常細胞中的分布,達到類似于“精確制導(dǎo)武器”的效果。此外,凝集素還能作為生物傳感器,如在被檢測的糖分子上修飾電活性分子,當(dāng)該糖分子與凝集素結(jié)合時,導(dǎo)電性能發(fā)生改變,通過對相關(guān)數(shù)值的監(jiān)測來實現(xiàn)對糖分子或相關(guān)細胞的檢測與研究。
其他的植物毒素對人類也很有益。單寧酸是抗氧化劑,可以抑制細菌、病毒和真菌的生長,并可以降低膽固醇水平和血壓水平;植酸與免疫功能增強和癌細胞凋亡相關(guān),它們也具有抗氧化的功能,能減少炎癥的發(fā)生;豆科植物中常見的皂苷可以增強免疫系統(tǒng),降低罹患癌癥的風(fēng)險,并防止心臟病發(fā)作和中風(fēng)時出現(xiàn)的血液凝結(jié)等。也就是說,如果我們適量進食這些植物“毒素”,它們對我們是有益無害的,這些物質(zhì)不再成為人類取食植物的阻礙。
植物為了生存,發(fā)展了這么多項技能,可是這些技能漸漸變得不像最初那么有效,未來,植物們又將運用什么手段與捕食者們斗智斗勇呢?
從豆類到腐乳,發(fā)酵的過程去除了其中的植酸和凝集素等植物毒素。