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降落傘花的騙術

降落傘花。圖片來源:Wiki
原產於莫三比克、南非與史瓦濟蘭的降落傘花(parachute plant,Ceropegia sandersonii),因為花的形狀像個小小的降落傘而得名。不過,看到它的花的人,大概都會覺得大惑不解:長這樣,莫非它跟豌豆這些植物一樣,都是自花授粉的植物嗎?如果是蟲媒花,蟲進去了豈不是出不來?這樣對它又有什麼好處呢?

降落傘花的確是蟲媒花,畢竟花長這樣要作為風媒花也太難為北風君了。它的花長這樣,也的確就是打算要把進去的蟲關在裡面--別緊張!一天以後花謝了,蟲就可以出來了;所以蟲不會餓死啦。

誰是降落傘花的媒人呢?過去的研究發現,主要是肖稗稈蠅屬(Desmometopa)的昆蟲。這一屬的蠅有大約50種,大部分都是過著「偷竊寄生」(kleptoparasitic)的生活。偷竊寄生這個詞有點難以直接解釋,這麼說吧:肖稗稈蠅屬的蠅,會在牠的宿主被掠食者攻擊的時候,趁掠食者不注意,在旁邊偷偷搶點吃的。雖然有些動物,如鬣狗(hyena)有時也會跟在其他掠食者的旁邊偷點東西吃,但肖稗稈蠅屬的蠅,可是專業的在扮演「你吃肉我喝湯」的角色--畢竟雖然是湯,但也是肉湯,是高蛋白的食物。尤其對於雌蠅,因為卵子的製造需要消耗大量的養分,他們可是孜孜不倦地尋找機會喝點肉湯、吃點肉屑。

所以,為什麼偷竊寄生的蠅兒要去幫降落傘花傳粉呢?難道降落傘花有提供「肉湯」嗎?當然沒有!但是降落傘花還是需要蠅兒幫它傳粉,畢竟當地也沒有其他的授粉者可以拿得起來降落傘花的花粉器(pollinaria)。花粉器為傳播花粉的構造,主要出現在蘭科(Orchidacaeae)、杠柳科 (Periplocaceae)與蘿藦科(Asclepiadaceae)的植物。每一個花粉器裡面有很多顆花粉,因此如果是個頭太小或口器形狀不適合的昆蟲,並不能協助具有花粉器的植物傳粉。

如果降落傘花非要找偷竊寄生的蠅兒來幫它授粉,但是又沒有「肉湯」給牠們,那要怎麼辦呢?

用「騙」的!歐洲的研究團隊認為,降落傘花應該會發出類似蠅兒的宿主--西方蜜蜂(Apis mellifera)--受攻擊時發出的費洛蒙。過去的研究知道,蜜蜂受到攻擊時會發出許多具有揮發性的物質,用來警告其他的蜜蜂不要靠近。這些物質主要由蜜蜂的下頜腺(mandible gland)、蜇腺(sting gland)與奈氏腺(Nosonov gland)所分泌。

為了證明降落傘花的確會模仿蜜蜂受攻擊時發出的氣味,研究團隊收集了來自受攻擊蜜蜂的樣品,以及來自降落傘花的樣品,比較它們的化學組成後發現,降落傘花所合成的氣味,大約有六成與受攻擊的蜜蜂發出的氣味重疊。

研究團隊從這些重疊的化合物裡面,找尋會引發蠅兒的觸角產生反應、同時也會引發蠅兒尋找氣味來源的化合物:香葉醇(geraniol)、2-庚酮(2-heptanone)、2-壬醇(2-nonanol)與(E)-2-辛烯-1-基乙酸酯((E)-2-octen-1-yl acetate)。當他們把這四個化合物等比例混合後,可以吸引到肖稗稈蠅屬的蠅兒。

不過,是不是這四種化合物就是最佳組合呢?研究團隊把四種拿掉任一種,做出混合物A、B、C與D,其中混合物A(不含有(E)-2-辛烯-1-基乙酸酯)的效果最好,不但可以吸引更多的蠅兒,而且也包含會幫降落傘花傳粉的蠅兒。

雖然還有其他的植物也會分泌香葉醇、2-庚酮、2-壬醇或(E)-2-辛烯-1-基乙酸酯,但四種化合物同時分泌的生物,目前除了受攻擊的西方蜜蜂以外,就剩下降落傘花了;扣除(E)-2-辛烯-1-基乙酸酯,除了降落傘花之外,還有Ophrys屬的蘭花也會同時分泌其他三種化合物。或許昆蟲分泌的化學物質都差不多,這一屬的蘭花也藉由分泌這三種化學物質、加上讓自己的花的形狀長得很像雌蟲,欺騙雄蟲過來交配,好幫植物傳粉。

大黃蜂蘭(Ophrys bombyliflora),圖片來源:Wiki

短毛大黃蜂(Bombus subterraneus)。圖片來源:Wiki
靠著分泌類似的化學物質來欺騙授粉者的行為,被稱為「化學模擬」(chemical mimicry)。在植物界,除了降落傘花以及Ophrys屬的蘭花以外,用「騙」的把蟲兒給騙過來幫忙授粉的例子可不少呢!根據目前的估計,被子植物裡面有百分之四到六都是靠騙的來完成傳宗接代的任務。若以邱園2016年的報告中的數字(369,000)乘以百分之五來計算,也就是說世界上有18,450種植物是「以騙維生」的喔!

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參考文獻:

張彥華、曾喜育、曾彥學。臺灣產牛皮消屬植物花粉器形態之研究。林業研究季刊 34(4):251-262, 2012.

S. D. JohnsonT. J. Edwards.The structure and function of orchid pollinaria. Plant Systematics and Evolution March 2000, Volume 222, Issue 1, pp 243–269.

Heiduk et al., Ceropegia sandersonii Mimics Attacked Honeybees to Attract Kleptoparasitic Flies for Pollination, Current Biology (2016), http://dx.doi.org/10.1016/j.cub.2016.07.085

Royal Botanical Gardens Kew. State of the World's Plants 2016.

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2015/10/10 更正:由於當初只有參考文獻1中的文字可供參考,而New Scientist 使用了stewing這個詞,使筆者誤以為是「將等量的韭菜與大蒜混合後搗碎,加入公牛膽與酒在銅鍋中烹煮九天。」;本文中的研究於2015/8出版於mBio期刊(2),參考其中的方法發現,正確的製備過程是「將等量的韭菜與大蒜混合後搗碎,加入公牛膽與酒在銅鍋中置放九天。」。特此更正。

參考文獻:

1. Clare Wilson. 2015/3/30. Anglo Saxon remedy kills hospital superbug MRSA. New Scientist.

2.Harrison et al. (2015) A 1,000-year-old antimicrobial reme…

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參考文獻:

蔡承豪、楊韻平。2004。臺灣蕃薯文化誌。貓頭鷹出版。
行政院農委會。甘藷主題館