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捕蝇草重组了它现有的基因,使其成为食肉动物。图片来源:Pascal Goetgheluck/Minden Pictures

植物是如何进化出食肉的?1960年上映的一部美国恐怖电影—— 《恐怖小店》中,只需要一滴血。但在现实生活中,没那么简单。

现在,一项对三种密切相关的食肉植物的研究表明,基因的巧妙重组帮助它们进化出捕捉和消化富含蛋白质的食物的能力。

食肉植物进化出许多狡猾的方法来诱捕猎物。例如,猪笼草使用富含酶的“陷阱”来消化昆虫,而捕蝇草、紫锥菊和野马追则移动来捕捉猎物。当可怜的猎物被抓住时,白子菜会卷起黏糊糊的叶子,把猎物困在里面;捕蝇草的上下叶有毛刺。一旦昆虫多次触碰它们,它们就会突然关闭,成为昆虫的监狱。

为了弄清这些植物是如何进化成捕蝇草并成为食肉植物的,德国维尔茨堡大学的计算和进化生物学家Jrg Schultz和植物生物学家Rainer Hedrich领导的研究小组对捕蝇草、紫锥菊和野马追的基因组进行了测序。然后,它与其他九种植物的基因组进行了比较,包括一种食肉猪笼草、一种非食肉甜根蔬菜和木瓜。

该研究团队近日在《当代生物学》报告中称,他们发现植物界食肉植物进化的关键点在于,它们在大约6000万年前生活在一个共同的祖先中,今天的植物能够通过复制这个祖先的完整基因组来“吃肉”。这种复制释放了曾经用于检测植物的根、叶和感觉系统以及消化猎物的基因。例如,食肉植物将帮助根部吸收营养的基因复制到叶子中,这样它们就可以从消化的猎物中吸收营养。

Hedrich和他的同事得出结论,食肉植物在上述三个物种的祖先中进化过一次,在猪笼草中独立进化过一次。这两个新发现的进化起源加上其他有记录的起源,食肉植物至少进化了6次。

然而,纽约州立大学水牛城分校的植物进化生物学家维克多艾伯特(Victor Albert)认为,赫德里奇的团队没有足够的数据来支持上述两种新起源,特别是因为一些捕食所必需的基因也存在于猪笼草和三种新测序植物的共同早期祖先中。他的团队正在对另外两种臭牡丹属植物进行测序,以澄清上述问题。

然而,德克萨斯理工大学的植物基因组科学家路易斯埃雷拉埃斯特雷洛非常高兴发现了与食肉植物相关的新基因。这有助于他和其他研究人员研究基因如何重组,从而使其他植物“吃肉”成为可能。

赫德里奇说,事实上,似乎大多数植物已经拥有许多“吃肉”所必需的基因。“吃肉之路似乎对所有植物都是开放的。”

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