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“热情奔放”的温血植物
2022-07-11

“热情奔放”的温血植物

大多数植物的新陈代谢速度很慢,以至于根本无法向外释放热量。但这个世界上总有些异类。比如天南星科的葛芋花,它不仅气味难闻,更奇的是,它的花朵的温度是恒定的!一般温度大约为38℃,而当外界气温达到20%时,它的温度能维持在40%左右。要知道,这样的产热能力只有在某些昆虫和一些剧烈运动的鼠类肌肉中才能发现!

生物学家们把这些能产生热力的植物称为温血植物。据统计,这类植物大约有几百种,分别属于十多个科。

为了准确知道这类温血植物的恒温能力有多高,生物学家西摩作了一些测定。他发现,有一种名叫羽裂蔓绿绒的植物,它的花朵温度保持在30℃~36℃之间。西摩在实验室里,将环境温度降为4℃时,这种植物的花朵温度仍然能保持在这个温度范围内。而另一种植物臭菘也很奇特,它能够在大雪纷飞的日子给自己构建一个小暖房。实验表明,当环境温度降为9℃时,臭菘花朵内的温度要比外界高15℃,而环境温度降为零下15℃时,它花朵内的温度甚至可以比外界高30℃!这种能力甚至超过了许多哺乳动物。还有一种分布非常广泛的红千叶莲花,西摩测定,即使环境温度低至10℃,它的花朵温度还能保持在30℃~36℃。

西摩的研究小组还测定了葛芋花的温控规律,他们发现一个奇怪的现象,就是葛芋花的温度变化与时间的关系,要比和环境温度的关系更紧密。而对红千叶莲花来说,当研究人员用半透明的护套蒙住它,并将它置于正常昼夜温度交替情况下时,它的花朵温度并不很稳定,会有一些变化。

也许真正能调节温度的植物要数杈叶槭,它分布于北美洲,具有规则的温度变化。

这些植物何以如此“热情奔放”?对此,科学家已经作了许多相关的研究。早在1932年,生物学家就已经证明,细胞中存在有一条二级呼吸线路,这使得它们能够大量产热。20世纪70年代,生物学家还在这条呼吸线路里发现了一种交替氧化酶(AOX),它们在细胞的“动力工厂”——线粒体中发挥作用,这种酶在植物抵抗低温时同样起着重要作用。

后来的研究还发现了另一种起作用的蛋白质。生物学家已经知道,哺乳动物作为恒温动物,它们能够产生大量的热是依赖于一类解偶联蛋白质——UCPs,这种蛋白质存在于脂肪组织中,能使动物在寒冷的天气里保持所需的生存温度。然而,德国的几位科学家发现,温血植物细胞内竟然也有UCPs蛋白质!寒冷能够促进产UCPs蛋白质的基因活性大幅提高,从而导致这些植物能够像恒温动物一样抵抗严寒。

然而最奇妙的事情还在后头呢!日本科学家认为,这两种蛋白质的功能是异曲同工的,在温血植物细胞内执行相似的功能。这些科学家表示,他们的发现对于研究新型的非生物控制装置,尤其是空调具有重大的作用!目前,我们使用的空调已经发明了60余年,日本科学家的研究可能给新型空调指明了道路。

那么,这些植物为什么要如此“热力四射”?以葛芋花为例,它的花朵由多毛的佛焰苞和带有附属物的肉穗花序组成,它的气味和色泽与哺乳动物的腐尸极为相似,对丽蝇等喜爱尸体的昆虫而言,十分具有吸引力,一见到它,这些昆虫就很想钻进去瞧个究竟。

有些准备要进去的昆虫,身上已经带了花粉,它们原本是希望在花朵底部发现充满水分的腐肉以方便自己产卵的。当它们在花朵里搜寻腐肉的同时,它们身上携带的花粉也就落在雌蕊上。花朵中间的幅状物阻挡它们出去,天色暗了,它们也就陷在里面了。等到天亮,雄蕊成熟开始吐出花粉,而幅状物也开始萎缩,此时昆虫才可以离开,同时也替葛芋花完成了传粉。

研究结果显示,暴露在外的肉穗花序的附属物其产热与臭味发散时间吻合。据此,有的生物学家推断,温血植物产热是为了散发自己的气味以便吸引昆虫传粉。还有些生物学家说,产热是为了更好地模仿死亡动物,因为死尸的腐烂过程也会产热,当然戏演得越逼真就越能吸引傻乎乎的昆虫上钩啦!

对此西摩又提出了新的看法,他说,这个暖和的花房只是为了给深夜的昆虫提供一个“夜总会”似的好去处,他将研究结论发表在《自然》杂志上。西摩认为,深夜里的昆虫为了躲避寒冷,可以睡在温血植物的花房之中,一觉下来,它的能量消耗仅仅是顶风御寒的一半呢!这么好的地方当然吸引昆虫了,甚至还有一小口花蜜作为“快餐”,当然昆虫就乐于在休息之余担负起传粉的职责。

看来,不论是什么原因,温血植物的产热能力都是为了在残酷的自然竞争中存活下来,生存很残酷,方式却很精彩。

(编辑 牙 子)

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