殺手葉片從植物-蝴蝶軍備競賽中出現

近緣植物進化出犧牲自身葉片區域的能力,以摧毀特定的毛毛蟲卵

Leaf dies around a butterfly egg.

葉片在蝴蝶卵周圍枯死。

Hans M. Smid

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捲心菜和芥菜科中的一些植物為了抵禦飢餓的毛毛蟲付出了巨大的代價:它們殺死自身葉片上蝴蝶產卵的區域。由於失去了活著的附著物,卵會萎縮並死亡。這些植物的殺卵能力至少從1980年代就已被記錄在案至少從1980年代就已被記錄在案,但一項新的研究表明,它們只出現在該科中少數近緣植物中——而且它們只由特定的蝴蝶物種觸發。

荷蘭瓦赫寧根大學的妮娜·法圖羅斯和她的同事調查了目標科中的31種植物。首先,他們用暴露於已知在其上產卵的蝴蝶物種的卵物質的液體,輕點植物的葉片。四種近緣植物可靠地殺死了處理過的葉片區域。進一步的測試證實,反應最明顯的物種僅在卵物質來自一個蝴蝶群體時才產生強烈反應,即紋白蝶屬(Pieris),該屬蝴蝶在野外在這些植物上產卵。法圖羅斯說,這是“明確的證據”,表明特定的蝴蝶物種可能刺激了壞死防禦的進化。研究人員還追蹤了野生蝴蝶產下的卵,以證實這種防禦機制會使其乾燥或脫落。這項工作在《新植物學家》(New Phytologist)雜誌上進行了詳細介紹。

謝菲爾德大學分子植物生物學家尤里安·頓說:“你不太可能偶然發現這種情況。”他沒有參與這項研究。他補充說,植物的親緣關係,加上它們對這些蝴蝶的過度反應,表明植物和昆蟲之間發生了一場激烈的進化“軍備競賽”。


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倫敦大學皇家霍洛威學院的生態學家朱莉婭·科裡切娃說:“據我所知,這是第一個真正研究特定植物科內這種性狀出現的的研究。”她也沒有參與這項工作。

法圖羅斯說,未來的研究可以探索這種性狀最近是如何進化的。她指出,軍備競賽很少結束——而且有證據表明,蝴蝶可能正在反擊。有些蝴蝶更喜歡將卵產在緊密聚集的卵堆中,這使得它們不太容易受到植物策略的影響。

克里斯·巴拉尼克是一位居住在英國的自由科學和技術記者。除了《大眾科學》(大眾科學)之外,他的作品還發表在《新科學家》(New Scientist)、BBC、《連線》(Wired)和《石英》(Quartz)雜誌上。

更多作者:克里斯·巴拉尼克
大眾科學 Magazine Vol 324 Issue 4本文最初以“蝴蝶軍備競賽”為標題發表於《大眾科學》雜誌(大眾科學 Magazine)第324卷第4期(),第14頁
doi:10.1038/scientificamerican0421-14b
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