玫瑰也會“光合作用作弊”？寄生品種與宿主植物的共生之謎

你提到的“玫瑰也會‘光合作用作弊’”這個(gè)說法非常有趣，但需要澄清一下概念，并解開寄生植物與宿主之間復(fù)雜關(guān)系的謎團(tuán)。

寄生植物通過特殊的器官——吸器——侵入宿主的維管組織（木質(zhì)部和韌皮部），直接“搭線”竊取資源：

完全寄生植物 (Holoparasites)：

• 徹底作弊： 這類植物完全沒有葉綠素（或只有極少量殘留），完全不能進(jìn)行光合作用。
• 完全依賴： 它們所需的所有水分、礦物質(zhì)和有機(jī)養(yǎng)分（碳源）都從宿主那里掠奪。
• 代表： 大花草（大王花）、菟絲子（部分種類）、列當(dāng)、野菰等。它們通常退化為只有花或簡單的莖，葉子極度退化或消失。大花草就是最極端的例子，一生只開一朵巨大的花，沒有根、莖、葉，完全靠吸器從宿主藤蔓（如崖爬藤屬）吸取養(yǎng)分。

半寄生植物 (Hemiparasites)：

• 部分作弊： 這類植物擁有綠色的葉片和葉綠素，能夠進(jìn)行光合作用，制造自己所需的碳水化合物（碳源）。
• 偷懶之處： 但它們通常根系不發(fā)達(dá)或功能不全，無法有效地從土壤中吸收足夠的水分和礦物質(zhì)（尤其是氮、磷等）。它們通過吸器從宿主那里竊取水分和無機(jī)鹽。這相當(dāng)于把最耗能的“基礎(chǔ)工作”（吸收水分養(yǎng)分）外包給了宿主，自己只專注于效率較高的光合作用制造碳骨架。
• 代表： 槲寄生、獨(dú)腳金、檀香（幼苗階段是半寄生）等。槲寄生雖然能光合作用，但嚴(yán)重依賴宿主提供水分和礦物質(zhì)。

• 普通玫瑰（薔薇屬）不會“光合作用作弊”，它們是自力更生的好公民。
• “作弊者”是指寄生植物，尤其是完全寄生植物（如大花草）徹底放棄了光合作用，而半寄生植物（如槲寄生）則部分依賴宿主來減輕自己獲取水分養(yǎng)分的負(fù)擔(dān)，從而可以更專注于光合作用制造碳化合物。

寄生關(guān)系本質(zhì)上是一種對抗性的共生關(guān)系（偏害共生或寄生），對宿主有害，但對寄生者有益。然而，這種關(guān)系并非總是單向的剝削，其“共生之謎”體現(xiàn)在復(fù)雜性和微妙平衡上：

宿主的防御與寄生者的反制：

• 宿主植物并非坐以待斃。它們會啟動防御反應(yīng)，如產(chǎn)生胼胝質(zhì)堵塞維管、合成抗毒素、局部細(xì)胞死亡隔離入侵點(diǎn)等。
• 寄生植物則進(jìn)化出反制策略。例如，大花草在形成吸器時(shí)會分泌特定的化學(xué)物質(zhì)，可能干擾宿主的防御信號傳導(dǎo)或抑制局部細(xì)胞死亡反應(yīng)，確保吸器能成功建立連接并維持養(yǎng)分流動。這種化學(xué)“對話”是關(guān)系能否建立的關(guān)鍵。

資源掠奪的“度”：

• 成功的寄生者通常不會立即殺死宿主（除了少數(shù)攻擊性極強(qiáng)的種類如某些菟絲子）。它們需要宿主長期存活來持續(xù)提供養(yǎng)分。因此，它們進(jìn)化出“適度剝削”的策略，只吸取維持自身生長繁殖所需的資源，避免過度消耗導(dǎo)致宿主過快死亡。這是一種微妙的平衡。

生態(tài)位與協(xié)同進(jìn)化：

• 寄生植物往往高度特化，只寄生特定種類或類群的宿主。這導(dǎo)致了宿主與寄生者之間的協(xié)同進(jìn)化：宿主發(fā)展防御機(jī)制，寄生者則進(jìn)化出更精妙的入侵和反防御策略。這種“軍備競賽”塑造了雙方的特征。
• 寄生植物在生態(tài)系統(tǒng)中扮演獨(dú)特角色。例如，槲寄生為鳥類提供食物和筑巢場所（鳥類也幫助傳播其種子），雖然對宿主樹有害，但增加了局部生物多樣性。半寄生植物獨(dú)腳金可以抑制強(qiáng)壯的禾本科雜草，影響群落結(jié)構(gòu)。

從寄生到互利？

• 純粹的寄生關(guān)系中，宿主是純粹的受害者。但有些邊緣情況值得思考：
  • 菌根/根瘤共生： 真菌或細(xì)菌從植物獲取碳源，但為植物提供水分/礦物質(zhì)（菌根）或固定氮（根瘤），這是典型的互利共生。這與寄生有本質(zhì)區(qū)別。
  • 非常罕見的互利寄生？ 理論上有假說認(rèn)為，在特定環(huán)境下，寄生植物可能通過削弱優(yōu)勢宿主，為其他植物（包括宿主自己的后代）創(chuàng)造機(jī)會，或者在養(yǎng)分循環(huán)中起到一定作用，但這很難證明是直接的互利，宿主個(gè)體層面仍是受損的。目前沒有確鑿證據(jù)證明典型的寄生植物對宿主有凈益處。

• 普通玫瑰（薔薇屬）是自養(yǎng)植物，不進(jìn)行“光合作用作弊”。
• 真正的“作弊者”是寄生植物：
  • 完全寄生植物（如大花草）徹底放棄了光合作用，完全依賴宿主提供所有養(yǎng)分。
  • 半寄生植物（如槲寄生）進(jìn)行光合作用制造碳化合物，但依賴宿主提供水分和礦物質(zhì)，減輕了自身從土壤中吸收的負(fù)擔(dān)。
• 寄生植物與宿主的關(guān)系是一種對抗性的共生（寄生關(guān)系），核心是寄生者通過吸器掠奪宿主資源。
• 這種關(guān)系的“共生之謎”在于其復(fù)雜性：涉及宿主防御與寄生者反制的“軍備競賽”、資源掠奪的微妙平衡、高度的特化與協(xié)同進(jìn)化，以及在生態(tài)系統(tǒng)中的特殊角色。雖然宿主個(gè)體總是受損者，但這種關(guān)系在長期進(jìn)化過程中達(dá)到了某種動態(tài)平衡，并在生態(tài)系統(tǒng)中占據(jù)了一席之地。

所以，玫瑰本身很“正直”，但植物界確實(shí)存在像大花草這樣的“光合作用徹底作弊者”和像槲寄生這樣的“部分作弊者”，它們與宿主之間上演著持續(xù)了數(shù)百萬年的復(fù)雜攻防與共存的戲劇。