本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，反映了作者的觀點，不一定代表《大眾科學》的觀點
在檀香山，寄生植物菟絲子將其黃色的絲狀卷鬚纏繞在受害者身上。圖片來源：斯科特·納爾遜Flickr(CC-by-2.0)
這種被稱為菟絲子的無葉、無根植物對其受害者所做的事情只能用“令人毛骨悚然”來形容：它將自身注入它們的組織中，將它們的維管系統永久地融合到它自己的維管系統中。但這並沒有就此停止。它繼續尋找新的受害者，將每一個新的受害者都焊接進其可怕的網中，同時慢慢地耗盡它們的資源。
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現在，所有相關方實際上都擁有一個迴圈系統，該系統分為幾個獨立管理的植物王國。您可以想象，這可能會導致一些奇怪的影響。
其中一個影響是，被菟絲子連線可能會使病毒透過寄生植物在植物之間傳播，就像稱為蚜蟲和粉蚧的吸食植物的昆蟲傳播疾病的方式一樣。由於同一地區可能生長著不止一個菟絲子，植物也可能被融合到多個菟絲子網路中，進一步增加了寄生植物像髒針一樣行動的可能性。
但是加入菟絲子集體也並非完全沒有好處。一個由德國和中國科學家組成的團隊進行了一些實驗，結果似乎表明，菟絲子建立的共享脈管系統允許來自一個宿主的警告訊號傳遞給被同一寄生植物連線的其他宿主——甚至是完全不同物種的宿主。這些警告使共宿主能夠為昆蟲的攻擊做好準備，並減少一旦攻擊開始時的損失。
如果這是真的，那麼這種現象是另一個驚人的例子，說明當植物透過其他物種連線成網路時，可以出現的那種植物超有機體。您可能還記得另一個：由樹木之間共生的根真菌建立的網路，非正式地稱為“樹木廣域網”。我之前寫過關於這些被稱為菌根的寄生根真菌在不同物種的樹木之間傳遞訊號和食物的驚人能力並在去年在Radiolab上談論過它。這種系統代表了一種無根動物永遠無法體驗的生命形式，無論是好是壞。
在草本植物中，一組與樹木菌根只有遠親關係的真菌提供非常相似（如果不是相同）的菌根服務。研究表明，這些真菌（稱為叢枝菌根）可以傳遞一個網路中的一個宿主正在受到寄生真菌攻擊或落葉昆蟲攻擊的警告。作為回應，未受攻擊的、連線的宿主提前激活了它們的防禦機制，並且比沒有收到此類警告的植物更好地承受了隨後的攻擊。
但是，菌根是真菌和樹木之間的一種有益安排，普遍認為符合所有各方的利益。菟絲子會耗盡宿主的資源。它可以攻擊各種植物，並且沒有根或葉子。它像義大利麵一樣的莖會嗅出附近的宿主，抓住它們，然後使用稱為吸器的釘狀延伸物穿透它們的組織。它們從這些宿主中吸取水分、食物和其他營養物質，然後分枝、生長，並將更多受害者新增到它們的網路中。
然而，進化行為的方式很奇怪。從為不同目的而建立的生物系統中經常會出現意想不到的效果或特徵，斯蒂芬·傑·古爾德和理查德·列萬廷在他們關於聖馬可拱肩的論文中使這一概念廣為人知。到目前為止，沒有人測試過菟絲子是否可以透過其身體接收或傳輸來自一個宿主到另一個宿主的有意義的訊號。一個來自昆明植物研究所的團隊，由克里斯蒂安·赫滕豪森和吳建強領導，決定回答這些問題。
他們首先將兩個植物宿主透過菟絲子連線起來，將這對植物中的一個暴露於飢餓的斜紋夜蛾幼蟲48小時，然後觀察所有涉及的植物發生了什麼。後來，他們將毛毛蟲放在最初沒有被侵染的宿主植物上。由於眾所周知，有些植物可以傳播其他植物可以聞到並做出反應的空氣傳播的防禦訊號，因此科學家還測試了沒有被菟絲子連線的成對植物。
結果很明顯：插入菟絲子網路中的植物，其中另一個成員受到了攻擊，增加了防禦性化學物質的產生併產生了更瘦的毛毛蟲，即使宿主來自完全不同的植物科，也是如此。當一種稱為擬南芥的芥菜類植物透過菟絲子與菸草相連時，與沒有從預先處理過的擬南芥共宿主（因為共宿主沒有被侵染）獲得警告的對照組相比，菸草的防禦性化學物質產量增加了八倍。在預先警告的菸草植物上的毛毛蟲的重量比未受感染但被寄生的對照植物小32%。
擬南芥（左）透過菟絲子（A）與菸草（右）相連，當擬南芥警告附近有毛毛蟲時，菸草中的防禦性化學物質產量（TPI活性）與擬南芥沒有被毛毛蟲侵染的對照組相比（B），以及當擬南芥透過菟絲子連線警告時，在菸草上飼養的毛毛蟲的重量與B中的相同對照組相比（C）。圖片來源：Hettenhausen等，2017年
這種保護作用的大小與在透過友好菌根連線的番茄植物中觀察到的相似，其中透過根真菌傳遞的訊號警告的植物中，毛毛蟲的質量減少了20%。
在沒有透過菟絲子連線的空氣傳播訊號對照植物中，他們沒有觀察到防禦性化學物質的增加或像在寄生植物中看到的那樣毛毛蟲損害的減少。
有趣的是，用於傳遞訊息的機制似乎與寄生植物中的機制以及共生的根真菌中的機制相同。在與菌根連線的植物的實驗中，科學家證明，當宿主缺乏產生植物用來增強其防禦能力以響應損傷的稱為“茉莉酸途徑”的化學級聯的能力時，該訊息無法傳輸。同樣，在菟絲子連線的植物中，如果一種植物用於合成茉莉酸的基因被有意破壞，則共接合的宿主似乎沒有收到任何警告，也沒有為昆蟲的攻擊做好準備。
科學家推斷，茉莉酸觸發的、被菟絲子或菌根傳遞的重要且普遍理解的訊號（其身份仍然未知）必須是“高度保守的”，才能如此容易地被如此遠親的宿主植物理解。也就是說，也許這是它們進化重要性的衡量標準。
同樣令人驚訝的是，警告訊號透過菟絲子傳遞到第二個宿主的速度。在兩個透過菟絲子連線的擬南芥植物中，該訊號在第一個植物受傷後30分鐘內從一個植物傳遞到另一個植物。科學家說，菟絲子很可能只是一個被動的管道，因為很少有自己的基因的產生因訊號的傳遞而改變。然而，也有可能菟絲子以某種方式傳播或轉換訊號本身。
也許最令人驚訝的是，科學家還表明，該訊號可以傳播很長的距離，而不會因植物電話遊戲而變得混亂。警告化學物質能夠在90分鐘內傳播至少一米，並透過至少六個不同的菟絲子連線的宿主。而且，該訊號在生物學上仍然具有意義：一個離產生毛毛蟲警告的擬南芥植物有六個植物之隔的菟絲子線上菸草植物，其防禦性化學物質產量提高了兩倍（與隔壁時的八倍相比），並且產生的毛毛蟲比對照組輕20%（與相鄰訊號植物時的32%相比）。
五個擬南芥和一個透過菟絲子連線的菸草（A），在被毛毛蟲啃食的擬南芥下游第五個位置的菸草中的防禦性化學物質（TPI活性）（B），以及在相同設定中未被警告或被警告的菸草中的毛毛蟲的質量。圖片來源：Hettenhausen等，2017年
菟絲子甚至可能不介意其網路的偶然使用。寄生蟲，儘管它們會帶來成本，但確實對宿主的健康和壽命感興趣。作者指出，人類寄生蟲有時可以提供健康益處，包括增加女性生育能力（來自蛔蟲感染）或減少自身免疫性疾病和過敏（來自蠕蟲）。
菟絲子有既得利益，以保持其宿主的活力和健康（畢竟，它們是其飯票），因此，它可以向它們提供的任何低成本或免費服務也符合寄生植物的利益。正如作者簡潔地指出的那樣，“[菟絲子]提供了一種基於資訊的手段來抵消其宿主基於資源的適應性成本。”
對於被寄生的植物來說，這或許是一種安慰。但苦難總是喜歡有伴，而陪伴似乎是菟絲子慷慨地提供給宿主的一項東西。
參考文獻
Hettenhausen, Christian, Juan Li, Huifu Zhuang, Huanhuan Sun, Yuxing Xu, Jinfeng Qi, Jingxiong Zhang 等。“莖寄生植物南方菟絲子（dodder）在植物間傳遞草食性誘導訊號。” 《美國國家科學院院刊》（Proceedings of the National Academy of Sciences） (2017): 201704536。
Song, Yuan Yuan, Mao Ye, Chuanyou Li, Xinhua He, Keyan Zhu-Salzman, Rui Long Wang, Yi Juan Su, Shi Ming Luo, 和 Ren Sen Zeng。“利用共同菌根網路在番茄植株之間傳遞草食性誘導的防禦訊號。” 《科學報告》（Scientific Reports） 4 (2014)。
Song, Yuan Yuan, Ren Sen Zeng, Jian Feng Xu, Jun Li, Xiang Shen, 和 Woldemariam Gebrehiwot Yihdego。“透過地下共同菌根網路實現番茄植株之間的植物間通訊。” 《公共科學圖書館·綜合》（PloS One） 5, no. 10 (2010): e13324。