พืชกินเนื้อมีวิวัฒนาการอย่างไร

นักพฤกษศาสตร์เริ่มติดตามที่มาของความอยากอาหารอันน่าสยดสยองของพวกเขา

ในช่วงปลายศตวรรษที่ 19 เรื่องราวที่น่าสยดสยองเกี่ยวกับพืชนักฆ่าเริ่มปรากฏขึ้นทุกหนทุกแห่ง ต้นไม้ที่โบกสะบัดอย่างน่าสยดสยองฉกฉวยและกลืนกินนักเดินทางที่ไม่ระวังในดินแดนอันไกลโพ้น อาจารย์ที่คลั่งไคล้ได้เลี้ยงหยาดน้ำค้างและพืชเหยือกบนสเต็กดิบจนกระทั่งการสร้างสรรค์ที่หิวกระหายของพวกเขาหันมากินด้วย

อาร์เธอร์ โคนัน ดอยล์ วัยเยาว์เข้าใกล้วิทยาศาสตร์มากขึ้นด้วยเส้นด้ายที่มีแมลงกินเนื้อตัวโปรดของทุกคน นั่นคือกับดักแมลงวันวีนัส จากการเปิดเผยทางพฤกษศาสตร์ใหม่ล่าสุด เขาอธิบายอย่างถูกต้องถึงกับดักสองแฉก วิธีจับแมลง และวิธีที่พวกมันย่อยเหยื่อของพวกมันอย่างละเอียดถี่ถ้วน ทว่าแม้แต่กับดักแมลงวันของเขาก็ยังมีขนาดใหญ่จนไม่น่าเป็นไปได้ ใหญ่พอที่จะฝังและกินมนุษย์ พืชกินเนื้อและพืชกินคนกำลังมีช่วงเวลาหนึ่ง และด้วยเหตุนี้ คุณต้องขอบคุณชาร์ลส์ ดาร์วิน

จนถึงสมัยของดาร์วิน คนส่วนใหญ่ปฏิเสธที่จะเชื่อว่าพืชกินสัตว์ มันขัดกับระเบียบธรรมชาติของสิ่งต่างๆ สัตว์เคลื่อนที่ได้กินอาหาร พืชเป็นอาหารและเคลื่อนไหวไม่ได้ หากพวกมันถูกฆ่า จะต้องอยู่ในการป้องกันตัวหรือโดยบังเอิญเท่านั้น ดาร์วินใช้เวลา 16 ปีในการทดลองอย่างพิถีพิถันซึ่งได้รับการพิสูจน์เป็นอย่างอื่น เขาแสดงให้เห็นว่าใบของพืชบางชนิดได้ถูกแปรสภาพเป็นโครงสร้างอันชาญฉลาดที่ไม่เพียงแต่ดักจับแมลงและสิ่งมีชีวิตขนาดเล็กอื่นๆ แต่ยังย่อยพวกมันและดูดซับสารอาหารที่ปล่อยออกมาจากศพของพวกมัน

ในปี พ.ศ. 2418 ดาร์วินได้ตีพิมพ์พืชกินแมลงโดยมีรายละเอียดทั้งหมดที่เขาค้นพบ ในปี 1880 เขาได้ตีพิมพ์หนังสือทำลายตำนานอีกเล่มหนึ่งThe Power of Movement in Plants การตระหนักว่าพืชสามารถเคลื่อนไหวได้เช่นเดียวกับการฆ่าเป็นแรงบันดาลใจไม่ใช่แค่เรื่องราวสยองขวัญที่ได้รับความนิยมอย่างมหาศาลเท่านั้น แต่ยังรวมถึงนักชีววิทยาหลายรุ่นที่ต้องการทำความเข้าใจพืชที่มีนิสัยที่ไม่น่าจะเป็นไปได้

ทุกวันนี้ พืชที่กินเนื้อเป็นอาหารกำลังมีช่วงเวลาที่ยิ่งใหญ่อีกครั้งในขณะที่นักวิจัยเริ่มได้คำตอบสำหรับหนึ่งในปริศนาที่ยังไม่ได้ไขปริศนาที่ยิ่งใหญ่ของพฤกษศาสตร์: โดยทั่วไปแล้วไม้ดอกที่มีมารยาทไม่รุนแรงพัฒนาไปเป็นสัตว์กินเนื้อที่ฆ่าได้อย่างไร

นับตั้งแต่การค้นพบของดาร์วิน นักพฤกษศาสตร์ นักนิเวศวิทยา นักกีฏวิทยา นักสรีรวิทยา และนักชีววิทยาระดับโมเลกุล ได้สำรวจทุกแง่มุมของพืชเหล่านี้ที่จมน้ำตายในเหยือกที่บรรจุของเหลว ตรึงพวกมันด้วยใบไม้ “กระดาษทราย” แบบกาว หรือขังไว้ในกับดักสแน็ปช็อตและกับดักดูดใต้น้ำ พวกเขาได้ให้รายละเอียดว่าพืชสามารถจับอะไรได้และทำอย่างไร บวกกับประโยชน์และค่าใช้จ่ายบางประการของวิถีชีวิตแหวกแนวของพวกมัน

ไม่นานมานี้ ความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์ระดับโมเลกุลได้ช่วยให้นักวิจัยเข้าใจกลไกสำคัญที่สนับสนุนวิถีชีวิตที่กินเนื้อเป็นอาหาร เช่นกับดักแมลงวันหักอย่างรวดเร็วอย่างไร และแปรสภาพเป็น “ท้อง” ที่คั้นน้ำแมลง และจากนั้นจึงกลายเป็น “ลำไส้” เพื่อดูดซับ ซากเหยื่อของมัน แต่คำถามใหญ่ยังคงอยู่: วิวัฒนาการทำให้ผู้ที่ไม่ฝักใฝ่ฝ่ายใดกินเนื้อสัตว์ได้อย่างไร

ฟอสซิลแทบไม่มีเบาะแสอะไรเลย มีน้อยมาก และฟอสซิลไม่สามารถแสดงรายละเอียดระดับโมเลกุลที่อาจบ่งบอกถึงคำอธิบายได้Rainer Hedrich นักชีวฟิสิกส์ จากมหาวิทยาลัย Würzburg ในเยอรมนี กล่าว ผู้สำรวจต้นกำเนิดของสัตว์กินเนื้อ ในการ ทบทวนชีววิทยาพืชประจำปี 2021 กล่าว นวัตกรรมในเทคโนโลยีการจัดลำดับดีเอ็นเอทำให้นักวิจัยสามารถจัดการกับคำถามได้ในอีกทางหนึ่ง ค้นหายีนที่เชื่อมโยงกับสัตว์กินเนื้อ ระบุเวลาและตำแหน่งที่ยีนเหล่านั้นจะเปิดขึ้น และติดตามที่มาของยีนเหล่านั้น

ไม่มีหลักฐานว่าพืชที่กินเนื้อเป็นอาหารได้รับนิสัยที่เป็นสัตว์ร้ายโดยการแย่งชิงยีนจากเหยื่อสัตว์ของพวกเขา เฮดริชกล่าว แม้ว่าบางครั้งยีนจะถ่ายทอดจากสิ่งมีชีวิตประเภทหนึ่งไปยังอีกชนิดหนึ่งก็ตาม ในทางกลับกัน การค้นพบล่าสุดจำนวนหนึ่งชี้ไปที่การเลือกร่วมและการนำยีนที่มีอยู่กลับมาใช้ใหม่ซึ่งมีหน้าที่ในวัยชราที่แพร่หลายในหมู่พืชดอก

“วิวัฒนาการเป็นเรื่องลับๆล่อๆและยืดหยุ่นได้ มันใช้ประโยชน์จากเครื่องมือที่มีอยู่ก่อนแล้ว” Victor Albertนักชีววิทยาจีโนมพืชแห่งมหาวิทยาลัยบัฟฟาโลกล่าว “ในวิวัฒนาการจะง่ายกว่าในการสร้างสิ่งใหม่”

เส้นทางสู่การปล้นสะดม

แม้ว่าจะเป็นสัตว์ที่เล่นโวหาร แต่สัตว์กินเนื้อก็มีวิวัฒนาการซ้ำแล้วซ้ำอีกตลอดกว่า 140 ล้านปีที่พืชดอกมีดอกบาน การปรับตัวเกิดขึ้นอย่างอิสระอย่างน้อย 12 ครั้งTanya Rennerนักชีววิทยาด้านวิวัฒนาการที่ Penn State กล่าว

แต่ละครั้ง แรงขับเคลื่อนของวิวัฒนาการก็เหมือนกัน นั่นคือ ความจำเป็นในการหาแหล่งสารอาหารที่สำคัญทางเลือกอื่น พืชที่กินเนื้อจะเติบโตในหนองน้ำและบึง ในแหล่งน้ำที่ขาดสารอาหารหรือบนดินเขตร้อนบาง ๆ ที่อยู่อาศัยทั้งหมดขาดไนโตรเจนและฟอสฟอรัสซึ่งจำเป็นต่อการเจริญเติบโต แมลงที่มีโปรตีนเป็นส่วนประกอบและสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังขนาดเล็กอื่นๆ เป็นแหล่งที่อุดมสมบูรณ์ของทั้งสอง รวมทั้งองค์ประกอบอื่นๆ ที่พืชต้องการเพื่อให้เจริญเติบโต “กับดักแมลงวันวีนัสสามารถมีชีวิตอยู่ได้สามสัปดาห์ในแมลงขนาดใหญ่เพียงตัวเดียว” เฮดริชกล่าว “ถ้ามันจับแมลงได้มาก มันจะผลิตใบและกับดักมากขึ้น”

ปัจจุบันมีสัตว์กินเนื้อที่รู้จักประมาณ 800 ชนิด บางชนิด เช่น ต้นเหยือกและหยาดน้ำค้างหลายตัวเป็นผู้รับเหยื่อแบบพาสซีฟ แม้ว่าจะมีการดัดแปลงอย่างชาญฉลาด เช่น ขอบล้อที่ลื่นและขนปลายแหลมที่ช่วยถนอมอาหาร อื่นๆ มีความกระตือรือร้นมากขึ้น: หยาดน้ำค้างบางตัวขดตัวเข้าด้านใน ดันเหยื่อเข้าไปที่จุดศูนย์กลางที่เหนียวกว่าของกับดัก ในขณะที่บางตัวมีวงแหวนรอบนอกของหนวดที่เคลื่อนที่เร็วเพื่อเหวี่ยงเหยื่อไปสู่ความหายนะ ที่ซับซ้อนที่สุดคือกาบหอยแครง Venus , Dionaea muscipulaที่มีขนทริกเกอร์ที่ละเอียดอ่อนและกับดักสแน็ปช็อตที่สามารถแยกแยะการสัมผัสของแมลงจากน้ำฝนที่ตกลงมาหรือใบไม้ที่ตายแล้วและสามารถตัดสินขนาดของเหยื่อและตอบสนองตามนั้น

แม้จะมีรูปร่างและรูปแบบและโหมดการฆ่าที่ต่างกันมาก กับดักทั้งหมดเป็นใบดัดแปลงหรือบางส่วนของใบไม้ “นั่นหมายความว่าพืชเหล่านี้ไม่เพียงแต่ได้รับสารอาหารจากแหล่งที่ต่างกันเท่านั้น แต่ยังได้รับสารอาหารจากเส้นทางที่แตกต่างกัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งผ่านทางใบของพวกมันมากกว่าจากรากของพวกมัน” Renner กล่าว

ใบไม้ มา ทำหน้าที่เหมือนใบไม้ได้อย่างไร? เพื่อหาคำตอบ นักวิจัยได้หันไปใช้เทคนิค “omics” ผสมผสานกัน เช่น จีโนมิกส์ ทรานสคริปโตมิกส์ และโปรตีโอมิกส์ พวกเขาเปรียบเทียบจีโนมของพืชที่กินเนื้อเป็นอาหารและไม่กินเนื้อเป็นอาหาร เรียงลำดับการถอดเสียง RNA ที่มีคำแนะนำของยีนเพื่อดูว่ายีนใดถูกเปิดขึ้นที่ไหนและเมื่อไหร่ และจัดทำคลังโปรตีนเพื่อค้นหาว่าตัวดักตัวใดผลิตขึ้นในช่วงเวลาอาหาร

งานใหม่สำหรับยีนส์เก่า

คุณลักษณะหลายอย่างของวิถีชีวิตที่กินเนื้อเป็นอาหารยังไม่สามารถละทิ้งความลับทางพันธุกรรมได้ แต่การศึกษาเกี่ยวกับองค์ประกอบที่น่ากลัวกว่า 2 อย่าง – การย่อยและการดูดซับ – เผยให้เห็นว่าวิวัฒนาการนำยีนที่มีอยู่กลับมาใช้ใหม่อย่างไร นำยีนบางตัวไปใช้งานในสถานที่ใหม่ และให้หน้าที่ใหม่อื่นๆ และการปรับแต่งแปลกๆ เพื่อให้เหมาะกับบทบาทใหม่ของพวกเขามากขึ้น ในหลายกรณี พืชที่วิวัฒนาการเป็นสัตว์กินเนื้อโดยอิสระทั้งหมดได้นำยีนเดียวกันกลับมาใช้ใหม่ทั้งหมด เมื่อต้องเผชิญกับปัญหาการกินเนื้อ พวกมันทั้งหมดก็ใช้วิธีเดียวกัน อัลเบิร์ตกล่าว และศูนย์กลางของการเปลี่ยนแปลงนี้คือระบบการป้องกันที่เก่าแก่ของพืช

ย้อนกลับไปในปี 1970 นักวิจัยยอมรับว่าน้ำย่อยอาหารที่พบในกับดักนั้นมีเอนไซม์ที่ทำงานในลักษณะที่คล้ายคลึงกันมากกับอาวุธเคมีหลายชนิดที่พืชใช้ต่อต้านแบคทีเรียที่เป็นอันตราย เชื้อรา และแมลงที่กินพืชเป็นอาหาร ในขั้นต้น ยังไม่เป็นที่แน่ชัดว่าพืชที่กินเนื้อเป็นอาหารสร้างเอ็นไซม์เองหรือว่าจุลินทรีย์ที่อาศัยอยู่ในกับดักของพวกมันทำ ตั้งแต่นั้นมา นักพฤกษศาสตร์ได้ยืนยันว่าพืชที่กินเนื้อเป็นอาหารผลิตเอนไซม์เหล่านี้ได้จำนวนมากและได้ค้นพบอีกนับสิบชนิด เทคโนโลยีการจัดลำดับที่รวดเร็วและราคาถูกในปัจจุบันช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ระดับโมเลกุลสามารถระบุยีนจำนวนมากที่เข้ารหัสเอนไซม์ย่อยอาหารเหล่านี้ และติดตามกิจกรรมของพวกมันในฐานะกับดักพืชและแปรรูปเหยื่อ

รายชื่อเอนไซม์รวมถึงไคติเนสซึ่งทำลายไคตินของเปลือกนอกของแมลง โปรตีเอสละลายเนื้อซึ่งสลายโปรตีน และกรดฟอสฟาเตสสีม่วง ซึ่งช่วยให้พืชสามารถสกัดฟอสฟอรัสที่ใช้งานได้จากซากศพที่แยกโครงสร้างของเหยื่อ ทั้งหมดมีบทบาทในการป้องกันไม้ดอกที่แพร่หลายและเก่าแก่ “ยีนของเอนไซม์เหล่านี้ถูกนำมาใช้ใหม่เมื่อพืชเริ่มกินสิ่งที่พวกเขาป้องกันตัวเองจากเดิม” อัลเบิร์ตกล่าว “ไคติเนสมักใช้สำหรับป้องกันเชื้อรา ซึ่งมีไคตินอยู่ในผนังเซลล์ ต่อมา หลังจากที่สัตว์ขาปล้องวิวัฒนาการ พวกมันก็ช่วยป้องกันพวกมันได้” เอนไซม์ย่อยโปรตีนยังช่วยขับไล่ผู้โจมตีอีกด้วย

หน้าแรก

เว็บพนันออนไลน์, สล็อตออนไลน์, เซ็กซี่บาคาร่า