研究发现,植物并没有进化到彼此友好

日新月异的前沿 2025-02-27 01:16:25

植物在受到攻击时不必互相帮助,而是可能不得不互相窃听,以了解何时发起自己的防御。

真菌 Rhizophagus irregularis 的菌根网络。 (图片来源:Loreto Oyarte Galvez。

根据一项新的研究,与其警告彼此即将到来的厄运,植物不如向彼此隐藏痛苦的迹象,甚至在不存在的危险上撒谎。

“植物可以从不诚实的信号传递中获益,因为它通过诱骗当地竞争对手投资于昂贵的食草动物防御机制,从而伤害了它们,”牛津大学进化论家托马斯·斯科特(Thomas Scott)在一份声明中说。“我们的结果表明,植物更有可能对邻居采取欺骗性的行为,而不是利他主义的行为。”

先前的研究表明,如果另一种植物受到食草动物或疾病的攻击,邻近的植物可能会上调它们的防御反应,这可能包括产生化合物,使植物有毒或对食草动物或昆虫来说难吃。这些防御措施对植物来说耗费大量精力,因此除非绝对必要,否则他们不会设置这些防御措施。

然而,从进化的角度来看,支持它们的邻居是没有意义的,因为植物一直在相互竞争阳光和养分。

在 1 月 21 日发表在《美国国家科学院院刊》(PNAS)杂志上的一项研究中,研究人员对植物无私行为的进化合理性进行了建模,并将其与出于其他原因发送这些信号的可能性进行了比较。他们的数学模型研究了不同的假设场景,以寻找会导致他们向邻居发出攻击警告的情况。

研究人员发现,植物在攻击上撒谎,即使没有问题也会发出求救信号,并欺骗邻居浪费宝贵的资源,这在进化上要有利得多。

菌根网络中植物和真菌之间的共生关系图示。(图片来源:Andrea Danti / Alamy Stock Photo)

植物可以通过连接其根部的巨大地下真菌网络进行交流,该网络称为菌根网络——有时被称为“木材宽网”。根据科学研究组织地下网络保护协会 (SPUN) 的数据,80% 到 90% 的植物物种都与菌根网络相连。

这些真菌与植物根部形成共生伙伴关系,植物接受营养,而真菌则接受植物从光合作用中获得的食物。根据该声明,有关植物资源的信息可以通过这些网络传输。

该团队提出了两种可能性来解释为什么之前观察到的来自植物的求救信号可能已经发生。首先是植物会不由自主地释放出一个它们无法抑制的信号——就像人类的脸红一样——附近的植物会偷听这个信号。“也许就像八卦的邻居一样,一种植物只是在偷听 [另一种],”该研究的合著者、阿姆斯特丹自由大学的进化生物学家兼 SPUN 执行董事托比·基尔斯 (Toby Kiers) 在声明中说。

或者,菌根网络中的真菌可能会将攻击传达给附近的其他植物,因为如果所有植物都得到保护,它就会使网络受益。

“菌根真菌依赖其网络上的植物获取碳水化合物,因此保持这些植物处于良好状态很重要,”斯科特说。

“真菌监测它们的植物伙伴,检测一种植物何时受到攻击,然后警告其他植物做好准备,这可能是有益的,”他在一封电子邮件中补充道。“这可能对真菌有益,因为它可以帮助它们保护植物伙伴免受食草动物和病原体的侵害。”

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