如果进化论是对的,植物为何不进化得很难吃?
<div class="main-wrap content-wrap"> <div class="headline"> <div class="img-place-holder"></div> </div> <div class="content-inner"> <div class="question"> <h2 class="question-title"></h2> <div class="answer"> <div class="meta"> <img class="avatar" src="https://imgproxy.citrusreader.com/QVRsmuzKTM74yZpkxeR4H2dtfR_iI05eJ4_MQ3JWT8Y/raw:1/aHR0cHM6Ly9waWN4LnpoaW1nLmNvbS92Mi0xNTdiMjc1YjA0ZjE3YjhhMzBkZmU3OGNmMzZkYWZiOV9sLmpwZz9zb3VyY2U9ODY3M2YxNjI" referrerpolicy="no-referrer"> <span class="author">元算,</span><span class="bio">科普爱好者,探索自然的奥秘。</span> <a href="https://www.zhihu.com/question/663413105/answer/2054558919817799199" class="originUrl" hidden="">查看知乎原文</a> </div> <div class="content"> <p><strong>澳大利亚有一种树。</strong></p> <p><strong>碰一下它的叶子,得疼两年。</strong></p> <p><strong>有个军官用它的叶子擦了皮眼子。</strong></p> <p><strong>后来他难受得开枪自杀了。</strong></p> <p><strong>这种树不在深山老林里,就在路边,随便就能碰到。</strong></p> <p><strong>01 那片叶子</strong></p> <p>1866 年,北昆士兰。</p> <p>一个道路勘测员牵着马穿过雨林。</p> <p>天气闷热,空气像裹了一层湿毛巾。</p> <p>灌木丛茂密,他用砍刀开路,手臂不断扫过两侧的植物枝叶。</p> <p>然后他碰到了一片叶子。</p> <p>心形叶片,表面毛茸茸的,看上去人畜无害。</p> <p>但在皮肤接触的那一刻,一阵灼烧感从手臂炸开,这是一种他从未体验过的、像被浇了硫酸同时被电击的剧痛。</p> <p>他甩手后退,但痛没有消退。</p> <p>十分钟后更强了,半小时后强到他无法握住缰绳。</p> <p>那天晚上,他几乎没睡着。</p> <p>第二天,痛还在。</p> <p>第三天,还在。</p> <p>一周后,还在。</p> <p>一个月后,他每次碰到冷水,那片被刺过的皮肤就重新开始灼烧。这种痛持续了超过两年。</p> <figure><img class="content-image" src="https://imgproxy.citrusreader.com/8A2FCo3Qd7L3LdZDxpHme4pUXQng9Qv-3gvFdghgIPA/raw:1/aHR0cHM6Ly9waWN4LnpoaW1nLmNvbS92Mi05MzhjZDgzODY4NGE2NTUzYjEyYjQ3MWU2NDNlZWJhZl83MjB3LmpwZz9zb3VyY2U9ODY3M2YxNjI" alt referrerpolicy="no-referrer"><figcaption>金皮树</figcaption></figure> <p>这种树叫金皮树,学名 Dendrocnide moroides,澳大利亚当地人叫它 Gympie-gympie。它是荨麻科植物的一种,就是你可能在路边碰到过的那种让你痒一下午的荨麻,它的亲戚。</p> <p>但金皮树是荨麻家族里的核弹。</p> <p>它长得一点都不像毒物。</p> <p>心形的大叶子,嫩绿色,表面覆着细密的绒毛,看上去跟普通灌木没什么区别。</p> <p>它不长在人迹罕至的深山里,就在昆士兰雨林的林缘、道路两侧、空地边缘,阳光充足的地方它长得最旺盛。</p> <p>碰它一次,你这辈子都会绕着走。</p> <p>二战期间,一名澳大利亚军官在丛林训练中,用金皮树的叶子当厕纸,后来他开枪自杀了。</p> <p>北昆士兰的护林员们记录下了另一些同样骇人的案例:马匹被金皮树刺中后,疼痛导致它们失去理智,发狂狂奔,最终冲下悬崖摔死。狗碰到后连续惨叫数小时,不吃不喝。</p> <p>一片叶子而已,但最让人不安的不是疼痛本身。</p> <p>几十年来,没有人能搞清楚这片叶子里到底装了什么东西,能让疼痛持续这么久?</p> <p>普通的毒素会被身体代谢掉,伤口会愈合,神经会恢复。</p> <p>为什么金皮树的疼痛可以跨越季节、跨越年份,像一个植入身体的定时炸弹?</p> <p><strong>02 研究疼痛的人</strong></p> <p>1994 年,一个叫 Marina Hurley 的生态学研究生决定去北昆士兰雨林里,实地研究金皮树。</p> <p>她在这种树的野外生长环境里,近距离观察、采样、记录。</p> <p>为了防护,她带了一整套应对生化战争得装备,包括厚重的焊工手套、全身连体防护服、面部防护罩以及呼吸过滤器。</p> <p>因为金皮树不只是叶子有毒,它的刺毛脱落后会飘浮在空气里,吸入肺部同样会造成剧烈疼痛和过敏反应。</p> <p>即便如此,三年研究期间,她还是多次被刺伤,至少三次因此住院。</p> <p>Hurley 在一次采访中描述被刺后的感受:最初是一种尖锐的灼烧,像被黄蜂蛰了一百下。但这只是开始。接下来几小时内,疼痛扩散到整个被刺区域的淋巴结,腋下肿胀,每次呼吸都痛。最折磨人的是复发,痊愈后的数周甚至数月内,每次洗澡、淋雨、气温骤变,疼痛会毫无征兆地重新爆发,像一个永远不会彻底拆除的地雷。</p> <p>为什么?</p> <p>答案从刺毛开始。</p> <figure><img class="content-image" src="https://imgproxy.citrusreader.com/_OVEU914nrl3Locz8O9K4C0VdKwWF9I8VsBTLXHtpb8/raw:1/aHR0cHM6Ly9waWN4LnpoaW1nLmNvbS92Mi00MzljOTlkMmNjNTlhYzNhZjJjZjZlMjk3NzAzODBiMV83MjB3LmpwZz9zb3VyY2U9ODY3M2YxNjI" alt referrerpolicy="no-referrer"><figcaption>金皮树的刺毛</figcaption></figure> <p>把金皮树的叶片放到电子显微镜下,你会看到密密麻麻的细小绒毛。</p> <p>每一根绒毛都是一个中空的硅质针管,其实就是一根微型注射器。</p> <p>针尖极细,比人的头发丝还细得多,轻触皮肤就断裂在表皮内,同时把针管里的毒液注入。</p> <p>这些硅质针尖太细了,人体的免疫系统清除不掉,它们会长期嵌在皮肤里。</p> <p>每次皮肤受到物理刺激,针管里残留的毒素就会再释放一点。</p> <p>这就是为什么疼痛能持续几个月甚至几年。</p> <p>那这种毒素到底是什么?</p> <p>几十年间,科学家怀疑过组胺,怀疑过甲酸,怀疑过各种已知的荨麻类毒素。</p> <p>都不对。</p> <p>金皮树的毒液里确实含有这些成分,但把它们单独提取出来,造成的疼痛远远达不到金皮树的级别。</p> <p>真正的元凶一直藏在未知里。</p> <p>直到 2020 年。</p> <p>澳大利亚昆士兰大学的 Irina Vetter 团队用质谱分析和分子生物学手段,终于鉴定出了金皮树毒液中的核心成分。</p> <p>他们发现了一类全新的微型蛋白质,一种前所未见的神经毒素肽。</p> <p>他们给它取了个名字:gympietide。</p> <p>然后他们做了结构比对。</p> <p>结果让整个团队沉默了几秒钟。</p> <p>Gympietide 的三维结构,它的分子折叠方式、半胱氨酸残基形成二硫键的模式和蜘蛛毒液、锥形蜗牛毒液中的毒素肽几乎如出一辙。</p> <p>一种植物独立进化出了和动物毒液结构相同的武器。</p> <p>进化生物学里有个概念叫趋同进化。</p> <p>没有亲缘关系的物种,因为面对类似的生存压力,独立进化出了相似的解决方案。</p> <p>鸟的翅膀和蝙蝠的翅膀就是经典案例。</p> <p>但毒素层面的趋同进化在动植物身上很奇怪。</p> <p>一种不会动的植物竟然进化出了和蜘蛛、蜗牛同款的神经攻击武器。</p> <p>为了不被吃掉,植物能进化到什么地步,远远超出你的想象。</p> <p>金皮树用的是疼痛。</p> <p>但如果植物想杀人呢?</p> <p>它直接要你的命。</p> <p><strong>03 一把雨伞</strong></p> <p>1978 年 9 月 7 日,伦敦,下午。</p> <p>乔治·马尔科夫站在滑铁卢桥南端的公交车站,等车去 BBC 总部上班。</p> <p>他是保加利亚流亡作家,1969 年叛逃到西方,之后在 BBC 世界频道和自由欧洲电台做广播,内容是揭露保加利亚共产党高层的腐败与奢靡。</p> <p>他的节目在保加利亚被禁播,但几乎所有人都在偷听。</p> <p>他的声音比任何武器都让索非亚的统治者难受。</p> <p>保加利亚国家安全局曾三次试图暗杀他,前两次失败了。</p> <p>第三次,他们换了一种武器。</p> <p>那天下午,马尔科夫感觉右大腿后侧被什么东西刺了一下。</p> <p>他回头,看到一个男人正弯腰捡起一把掉在地上的雨伞。</p> <p>那人用带口音的英语说了声抱歉,然后拦了一辆出租车离开。</p> <p>马尔科夫低头看了看大腿。</p> <p>一个针尖大小的红点。</p> <p>不怎么疼。</p> <p>当天晚上,他开始发烧。</p> <p>第二天,高烧不退,白细胞计数飙升。</p> <p>医生最初诊断为普通感染。</p> <p>第三天,他的血压开始崩溃,多脏器出现衰竭迹象。</p> <p>9 月 11 日,马尔科夫死亡。</p> <p>距离那把雨伞刺中他的大腿,整整四天。</p> <p>尸检时,法医在他大腿皮下组织中找到了一颗微型弹丸。</p> <p>直径 1.52 毫米,材质是铂铱合金。</p> <p>弹丸上钻了两个交叉的微型孔道,内部设计成可以容纳极微量物质。</p> <p>孔道外层覆盖着一层蜡质涂层,设计目的是让弹丸进入人体后,体温融化蜡层,缓慢释放内部物质。</p> <p>弹丸里装的是蓖麻毒素。</p> <figure><img class="content-image" src="https://imgproxy.citrusreader.com/24lDOOedS6CGf6GlqsDkvxUNWMrXxKmoAyJvgrwY6DY/raw:1/aHR0cHM6Ly9waWMxLnpoaW1nLmNvbS92Mi04YmRkZGMzMDJlNThkMjg0Y2Y3MTkxZjQ5MDcxZGViMF83MjB3LmpwZz9zb3VyY2U9ODY3M2YxNjI" alt referrerpolicy="no-referrer"><figcaption>蓖麻籽</figcaption></figure> <p>蓖麻毒素来自蓖麻籽,就是那种在我国南方路边经常能看到的、叶子像巴掌一样的蓖麻。</p> <p>全球很多地方把它当观赏植物种。</p> <p>种子榨油后的渣滓中含有高浓度蓖麻毒素。</p> <p>一颗蓖麻毒素分子进入细胞后,能和核糖体结合,阻断蛋白质合成。</p> <p>一个蓖麻毒素分子每分钟可以摧毁大约 1500 个核糖体。</p> <p>核糖体是细胞的蛋白质生产线。</p> <p>没有核糖体,细胞无法制造任何维持生命所需的蛋白质。</p> <p>一个蓖麻毒素分子就像一个潜入工厂的破坏者,每分钟拆掉 1500 台机器。</p> <p>而且它不会停,不会被中和。</p> <p>直到这个细胞死掉,它转移到下一个。</p> <p>直到今天,蓖麻毒素中毒没有特效解毒剂。</p> <p>美国疾病控制和预防中心(CDC)将蓖麻毒素列为 B 类生物恐怖制剂,仅次于炭疽和天花。</p> <p>马尔科夫死后,英国警方和军情六处介入调查。</p> <p>证据指向保加利亚国家安全局,幕后技术支持来自克格勃。</p> <p>实施暗杀的特工据信是一个名叫弗朗切斯科·朱利诺的意大利人,但他从未被正式起诉。</p> <p>蓖麻毒素是蓖麻在数百万年前就自带的东西。</p> <p>植物造这些毒素也是为了生存。</p> <p><strong>04 四亿年的军火库</strong></p> <p>植物登上陆地,大约在 4.5 亿年前。</p> <p>几乎在同一个地质纪元,食草动物就跟上来了,最早是节肢动物,后来是昆虫,再后来是脊椎动物。</p> <p>这些植物只能任人宰割,生存受到了极大的威胁。</p> <p>它们必须进化出一套防御体系。</p> <p>植物用来防御的化学物质,有个统一的学名叫次生代谢物。</p> <p>这些东西对植物自己的生长、发育、繁殖没有直接用处。</p> <p>它唯一的功能就是让想吃它的家伙不好过。</p> <p>截至目前,人类已经鉴定出的植物次生代谢物超过 20 万种。</p> <p>而整个现代制药工业研发出来的合成药物,总共也就几千种。</p> <p>这 20 万种化合物大致分三个门类:</p> <p><strong>生物碱:</strong>含氮的有机化合物,通常味道极苦或有毒。</p> <p>你听过的大部分植物毒素都在这一类里:吗啡、尼古丁、咖啡因、可卡因、秋水仙碱、番木鳖碱。</p> <p>我们每天早上喝的那杯咖啡,里面的提神成分本质上是咖啡树进化出来的杀虫剂。</p> <p>高浓度的咖啡因能让昆虫神经系统过度兴奋,导致瘫痪和死亡。</p> <p><strong>萜类:</strong>一大类碳氢化合物,包括松节油、薄荷醇、四氢大麻酚(THC),以及桉树叶里让大多数哺乳动物中毒的桉树脑。</p> <p><strong>酚类。</strong> 包括单宁(就是让你喝浓茶时嘴巴发涩的那个东西)、黄酮类化合物,以及各种让植物变色、变苦、变涩的物质。</p> <p>你每天吃的、喝的、闻的,每一种刺激性的风味,都是植物军火库里的某种武器。</p> <p>咖啡、茶、辣椒、薄荷、大蒜、洋葱、芥末、花椒和胡椒,我们只是觉得它们有味道。</p> <p>对于那些体型比我们小得多的昆虫来说,同样的浓度足以致命。</p> <p><strong>05 尾声</strong></p> <p>所以,回到最初的问题,植物为什么不进化得很难吃?</p> <p>它们进化了,进化出了让人疼到自杀的神经毒素肽和冷战间谍用来暗杀的致命蛋白质。</p> <p>四亿年的研发历史带来了 20 万种化学武器。</p> <p>你觉得它们好吃,只是因为你从来没吃过真正的野生植物。</p> <p>每一种蔬菜、水果和粮食,都是人类花了一万年,从数十亿株植物中专门挑出来的防御系统最差的那些个体的后代。</p> <p>而那些不好欺负的物种在原始森林中苟着。</p> <p><strong>参考文献</strong></p> <ol> <li>Vetter, I., et al. (2020). “Rapid and Persistent Pain Caused by Neurotoxic Peptides from Gympie-Gympie Stinging Trees.” <em>Science Advances</em>, 6(38), eabb8828.</li> <li>Tewksbury, J. J., et al. (2008). “Evolutionary ecology of pungency in wild chilies.” <em>Proceedings of the National Academy of Sciences</em>, 105(33), 11808-11811.</li> <li>Ehrlich, P. R., & Raven, P. H. (1964). “Butterflies and plants: a study in coevolution.” <em>Evolution</em>, 18(4), 586-608.</li> <li>Sánchez-Pérez, R., et al. (2008). “Bitterness in almonds.” <em>Plant Physiology</em>, 146(3), 1040-1052.</li> <li>Heil, M., et al. (2014). “Partner manipulation stabilises a horizontally transmitted mutualism.” <em>Ecology Letters</em>, 17(2), 185-192.</li> <li>Khait, I., et al. (2023). “Sounds emitted by plants under stress are airborne and informative.” <em>Cell</em>, 186(7), 1328-1336.</li> <li>Van Hoven, W. (1991). “Mortalities in kudu (<em>Tragelaphus strepsiceros</em>) populations related to chemical defence in trees.” <em>Journal of African Zoology</em>, 105, 141-145.</li> <li>Wink, M. (2003). “Evolution of secondary metabolites from an ecological and molecular phylogenetic perspective.” <em>Phytochemistry</em>, 64(1), 3-19.</li> <li>Dobler, S., et al. (2012). “Community-wide convergent evolution in insect adaptation to toxic cardenolides by substitutions in the Na,K-ATPase.” <em>Proceedings of the National Academy of Sciences</em>, 109(32), 13040-13045.</li> <li>Purugganan, M. D., & Fuller, D. Q. (2009). “The nature of selection during plant domestication.” <em>Nature</em>, 457(7231), 843-848.</li> </ol> </div> </div> <div class="view-more"><a href="https://www.zhihu.com/question/663413105">查看知乎讨论<span class="js-question-holder"></span></a></div> </div> </div> </div>