当植物去了北极（当植物爱上吃肉）

在神秘的传说中，或者电影的恐怖场景里，有这样一类植物：外型怪异，体量巨大，能像动物一样迅速活动，力气还很大，能将人活活绞杀、吞噬。这样的“食人花”、“食人植物”，是真实存在的吗？

电影《地心历险记》中的“食人花” | 优酷视频截图

放心！我们从来没有发现过真正能将活人绞杀、吞噬的植物。不过，小型的食肉植物（carnivorous plants）是真实存在的。它们的形态确实跟普通植物不大一样，或许算得上怪异，也确实能捕捉动物，以“吃肉”为生。幸好它们的体型很小，像一般植物那样活动能力和力气都很弱。说是“食肉”，其实绝大多数情况下它们只能捕捉一些小型昆虫，更不可能吃人，所以也被称为食虫植物（insectivorous plants）。

那么，在现实中，有哪些植物获得了吃肉技能？这些植物为什么爱上了吃肉？无爪无牙的植物，是如何捕获和“吃下”动物的？让我们一起探索食肉植物的奥秘吧！

食肉植物大盘点

食肉植物种类繁多，篇幅所限，介绍几个最广为人知的类群。

• 捕蝇草属（Dionaea）

图自Mary Lane/Fotolia

食肉植物中的“网红”，文章开头的电影中“食人花”即以它为原型。实际上它“吃肉”的部位不是花而是叶片，这种形状怪异的叶分为两瓣，可以像两扇手掌一样将飞虫夹住，在昆虫看来，确实是一张恐怖的“血盆大口”。

• 猪笼草属（Nepenthes）

图自aobblog

在广州的花市上经常能看见挂满“小笼子”的猪笼草，取财源滚滚如“猪笼入水”之意，寄托了新年里财源广进的希望。但对于昆虫来说，这些“笼子”则是最后的牢房。

• 瓶子草科（Sarraceniaceae）

摄于UC Berkeley植物园

包括Sarracenia，Darlingtonia和Heliamphora三个属。捕虫装置的造型与猪笼草类似，但不像猪笼草那样从叶尖伸出“笼子”，而像是从地上直接冒出一簇细高的瓶子。

Darlingtonia属或译为眼镜蛇瓶子草属，确实是像眼镜蛇吐信子的造型

• 土瓶草属（Cephalotus）

图自UniProt

就像是多毛而迷你版的瓶子草，但亲缘关系其实离瓶子草很远。

• 茅膏菜属（Drosera）

图自UniProt

叶片上布满挂着黏液的腺毛，如同清晨晶莹的露珠——这大概就是它们的英文名sundew（太阳 露珠）的由来。

• 捕虫堇属（Pinguicula）

摄于UC Berkeley植物园

在叶片表面直接分泌出黏液，捕虫机制与茅膏菜类似，但叶片的运动能力不如茅膏菜强。

• 狸藻属（Utricularia）

摄于UC Berkeley植物园

是唯一的水生食肉植物类群，包含超过200个物种，分布非常广泛，是最大的食肉植物属。看起来只是一缸普通的水草，但如果仔细观察，或者借助显微镜，就能观察到丝状小叶之间，间或分布着微小的捕虫囊。“嘴巴”长得小，自然也吃不下大块肉，只能捕捉些原生动物或小型的昆虫幼虫。

图自Michal Rubeš

爱上吃肉，只是生存所迫

为什么食肉植物不能像普通植物那样，安安静静地接受光照、从土里汲取水和养分就算了，偏偏就要爱上吃肉呢？难道，它们真的具有邪恶的基因，想要当“食肉狂魔”？

其实，它们选择食肉，只是生存所迫。大部分食肉植物生长于潮湿的荒地、沼泽、泥泞或沙质海岸，土壤常常呈酸性，普遍缺乏氮元素和钾、钙、镁等矿物元素。氮元素是蛋白质、核酸、磷脂、叶绿素、植物激素、维生素等对于生物至关重要的化合物的成分，特定的矿物元素也是构成生物组织和维持正常生理功能的必要成分。如果植物只依赖这些酸性土壤提供养分，就会严重地“营养不良”，甚至无法生长。

既然光靠土壤吃不饱，植物唯有另辟蹊径。我们都知道，肉是膳食中蛋白质的重要来源之一，昆虫更是“高蛋白食品”。动物富含氮元素，还有够用的矿物元素，自然成为了食肉植物补充营养的最好选择。

对于人类来说，昆虫也是很不错的高蛋白低脂食品，但是人类还需要克服对昆虫的恐惧心理

所以，食肉植物的出现不是什么邪恶的原因，而是自然选择之手下美妙的进化结果。

为了吃肉，各显神通

或许你已经发现了，我们介绍到的食肉植物有的很相似，比如猪笼草、瓶子草和土瓶草，茅膏菜和捕虫堇，而且全都不约而同地使用了叶作为捕虫工具。但是，它们的亲缘关系其实并不近，捕虫食肉的技能树是在进化过程中被多次、独立地点满的。生长在相似环境的不同类别的生物，能获得相似的生存技能，正是趋同进化的典型例子。食肉植物也成为科学家研究进化和发育的关键材料。

一项研究推测土瓶草、瓶子草、狸藻以及猪笼草和茅膏菜的共同祖先各自独立获得了食肉能力 | 图自参考[3]

食肉植物的叶都经过一定的变态和特化，跟我们平常见到的叶子已经有很大的不同，形态上是捕虫的陷阱，功能上可以快速运动或分泌黏液来捕捉昆虫和防止昆虫逃脱，分泌消化酶来分解、消化食物。我们将捕虫机制进行如下分类：

1.被动型：守株待兔，以逸待劳，用固定不动的结构或仅有缓慢的运动，阻挡猎物逃脱、防止正在被消化的猎物被外力带走。

（1）陷阱型：包括猪笼草、瓶子草和土瓶草。它们使用类似的空心、有盖的陷阱被动地收集和消化猎物。陷阱中能分泌具有香甜气味的物质，在陷阱口和陷阱内壁也常常具有蜜液，引诱昆虫造访，同时也使得陷阱内壁非常光滑。只待昆虫脚下一滑，跌入充满消化酶的陷阱底部，植物就获得了一顿美餐。它们通过多种机制，防止到嘴的虫子逃脱，例如：陷阱上还有令虫迷惑的色斑，让昆虫迷失在陷阱中；陷阱口处有齿状结构，防止昆虫爬出。

瓶子草的陷阱上有白斑，用以迷惑昆虫 | 摄于UC Berkeley植物园

猪笼草陷阱口的齿状结构 | 图自aobblog

不过，很多人以为猪笼草捕到虫子之后陷阱盖子能关闭，却是误传，事实上猪笼草的陷阱刚长出来的时候是密封的，生长中打开盖子，之后才可以行使捕虫功能，盖子却再也盖不上了。

猪笼草陷阱的生长过程

（2）粘蝇纸型：包括茅膏菜和捕虫堇。它们的叶子表面能分泌黏液，如同粘蝇纸一样黏住落在上面的昆虫不放手。受到昆虫挣扎的刺激后，茅膏菜的叶子还能缓慢地卷曲起来，更好地束缚住昆虫，并进行消化。

图自bergenwatergardens/

2. 主动型：找准时机，迅猛出击。植物没有脚、不能跑，所以这里的“主动”只是相对的，还是要靠动物自己撞上来，但感受到猎物的刺激后，植物能通过较快速的运动捕获猎物，或用快速改变的结构阻止猎物逃脱。

夹子型：典型的例子就是捕蝇草。它的叶缘也有蜜腺，通过分泌蜜汁来引诱昆虫，一旦昆虫触碰到捕虫夹内面的感觉毛，感觉细胞就会传递信号使捕虫夹迅速闭合。为了防止雨水（和好奇的人类）的捉弄，白白耗费关闭夹子的能量，它们精心设置了触发条件：只有当感觉毛在短时间内被连续触碰两次，像是昆虫的行动而不是雨水滴落，才会触发捕虫夹的关闭。

捕虫夹内面各有三根感觉毛 | 图自Wikimedia

（2）捕虫囊型：特立独行的狸藻自有一套在水中捉虫的办法。狸藻通过捕虫囊的收缩，将水挤出，保持较低的压力，一旦感应到囊口附近的猎物，就突然打开捕虫囊的门，将猎物“吸”进囊中。这个过程短至1/30秒，不给猎物反应的机会。

图自U-Bin Li

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食肉植物的颜值都不低，已经有很多栽培的品种，感兴趣的小伙伴们可以动手种植。不过，就别指望它们帮你消灭蚊子了，对于吸血的蚊子来说，你的吸引力比食肉植物大得多！

参考：

[1] britannica/plant/carnivorous-plant

[2] Albert VA, Williams SE, Chase MW. Carnivorous plants: phylogeny and structural evolution. Science. 1992;257(5076):1491‐1495. doi:10.1126/science.1523408

[3]Fukushima, K., Fang, X., Alvarez-Ponce, D. et al. Genome of the pitcher plant Cephalotus reveals genetic changes associated with carnivory. Nat Ecol Evol 1, 0059 (2017). doi/10.1038/s41559-016-0059

[4]尹旺兴.猪笼草捕虫瓶状体上的瓶盖会自动关闭吗?[J].生物学教学,2003(07):60.

[5]sarracenia/faq/faq5580.html

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