豬籠草是食蟲植物,也就是會吃動物的植物。捕捉獵物這件事,少數豬籠草比較特別,配備一款「跳板陷阱」。這個 2024 年的論文報告,兩種相距甚遠的豬籠草獨立演化出類似的陷阱。奇妙的是,形成這款陷阱需要湊齊三個變異;而兩種豬籠草,好像更傾向是巧合。
Convergence in carnivorous pitcher plants reveals a mechanism for composite trait evolution
其中一種叫作小豬籠草(Nepenthes gracilis),主要主在東南亞島嶼;另一種叫作伯威爾豬籠草(Nepenthes pervillei),住在非洲東部外海的塞席爾島。兩者不但地理距離幾千公里,親戚關係也沒有太近。
論文搜集 55 個豬籠草物種,建構的演化樹中,伯威爾是最早分家的,自成一支;小草所屬的那群稍晚分家,本身有多種更近親。
絕大部份豬籠草,就是大家印象的那樣,有一個籠子(pitcher cup),上方有個蓋子(lid)。不過不同豬籠草的細節,略有不同。
伯威爾和小豬籠草的特色是,它們配備一套下雨時啟動的「跳板陷阱(springboard trapping)」。 豬籠草的豬籠是特化的葉子,引誘誤入的蟲蟲掉下去。一般蓋子就是蓋子,不直接參與誘捕。
但是跳板陷阱的蓋子,本身就是關鍵道具。它的下方表面存在特製蠟質,讓蟲蟲能立足又站不穩,一旦蓋子上方被雨點打到,站不穩的蟲蟲就容易掉下去。
概念可能類似電影電視裡面,海盜船要人走跳板,處刑的狀況?
要裝備跳板陷阱,需要湊齊三件事。第一,蓋子要喬對水平角度,蟲蟲才會掉下去。第二,恰好讓獵物能立足又站不穩的表面。第三,蓋子有適合的彈性(pivoting)。 論文的分析過程很有意思,我只能簡單講大概。
首先,伯威爾和小豬籠草的跳板陷阱,肯定是獨立演化的結果,在兩者都是新的特徵。 否則狀況會是,所有豬籠草的共同祖先都有跳板陷阱,伯威爾分家以後卻全部喪失,只剩小草獨留......這個機率實在太低惹。
再來,組裝陷阱的三件事是獨立的,組合在一起才有跳板陷阱,拆開來沒有。但是演化上,三件事是否有關聯性?例如先得到某一件,更高機率會再有第二件;或是先湊到其中兩件,會更容易得到第三件神器。
照論文的分析,好像是沒有。論文用不同手法,測量蓋子的角度、蓋子的彈性,蓋子下方分泌物的成分,和各種豬籠草的親戚關係交叉比對,判斷這三件事真的很獨立,豬籠草們並沒有湊滿三件套的傾向。
因此論文最後認為,豬籠草的跳板陷阱,不是方向性選汰(directional selection),而是自發性巧合(spontaneous coincidence)的產物。兩種豬籠草由於一系列巧合,趨同演化出一樣的嶄新特徵。
我不確定論文的解釋,是否那麼適合。反正是個有趣的研究。
新聞稿:
Carnivorous plant traps help scientists explain the evolution of complex 'composite' traits
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