昆蟲咬痕證明植物也會“犯困”

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植物也會“犯困”，這個結論是否讓你大吃一驚？實際上，一些植物具有感夜運動：每天晚上折疊或抬起葉子，第二天再打開。

云南大學教授馮卓與合作者首次提供了確鑿的證據，證明2.5億多年前的植物已經進化出這種夜間運動，即就眠運動。相關研究2月16日發表于《當代生物學》。

“我們發現在進化的早期階段，一些已滅絕的植物就進化出了葉片感夜運動，這讓我很驚訝。”論文第一兼通訊作者馮卓說。

馮卓一直對化石中體現的植物—昆蟲相互作用及其共同進化感興趣，并在化石記錄中發現了不同類型昆蟲損傷的證據。2013年，他在活體植物中發現了一種有趣的昆蟲損傷模式：葉子上有對稱的洞。

他意識到，這是因為昆蟲在樹葉折疊時以樹葉為食。由于這種類型的損傷在具有感夜運動的植物中很常見，因此他想知道能否在植物化石中發現這種損傷，并作為感夜運動的證據。

結果表明，這的確可以作為“證據”。

“我們的發現是基于一種非傳統的方法。”論文共同作者、瑞典自然歷史博物館的Stephen McLoughlin說，由于無法判斷在化石記錄中發現的折疊葉片，折疊的原因是感夜運動，還是死后收縮和彎曲。研究者尋找了具有感夜運動的植物特有的昆蟲損傷模式。最終，們發現了一組植物化石，揭示了植物感夜運動的非常古老的起源。

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對稱的昆蟲咬痕的化石證據表明，距今259百萬~252 百萬年的巨翅目種子植物葉片具有感夜運動。圖片來源：馮卓等

馮卓與McLoughlin等研究了大羽羊齒類植物，這是一種已滅絕的種子蕨類，是3億~2.5億年前晚古生代二疊紀華夏植物區的典型代表植物。這些植物經常遭受食草昆蟲的攻擊，而且它們寬大的葉子和粗壯的中脈也讓昆蟲傷害很容易被發現。

2016年，他們有了新的發現。“我對昆蟲損傷的獨特模式感到驚訝，這可能代表了化石植物葉片感夜運動。”馮卓說，“于是，我們希望尋找更多的化石證據來佐證假設。第二個化石標本——同一植物類群的不同物種——也具有與之前收集的葉片化石相同的昆蟲損傷。然后我開始思考這些標本的科學意義。”

馮卓在西雙版納熱帶植物園研究了數百個樣本和照片，以便找到更有說服力的證據。他的發現增加了對這種神秘植物群的生態和進化的理解。

“近年來，人們發現一些大羽羊齒類植物的葉子上有鉤狀物，并且有專門的導水細胞，這表明至少有一些大羽羊齒類是早期熱帶雨林樣生態系統中的‘攀援者’。”McLoughlin說，“我們現在可以補充說，其中一些植物每天都會折疊葉子。”

研究顯示，在地球不同歷史時期，感夜運動在不同植物群中獨立進化，這使得它一定對植物有一些生態效益。研究結果表明，化石不僅可以推斷動植物的結構，還可以推斷其行為特征。研究人員說，通過詳細觀察動物與化石及現代植物的相互作用，未來可以從化石標本中破譯古生物的生物學特征。

“昆蟲損傷葉片化石的證據可以提供更多關于植物‘行為’和生態的信息，植物和動物相互作用的化石記錄是一個豐富的、基本上未被觸及的生態數據庫。”McLoughlin說。

“我們現在知道，樹葉‘睡眠’的進化史可以追溯到2.5億多年前的古生代晚期。”馮卓說，在未來的研究中，他希望探索哪些植物譜系也可能有類似的行為。

相關論文信息：

https://doi.org/10.1016/j.cub.2022.12.043