昆虫咬痕证明植物也会“犯困”

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植物也会“犯困”，这个结论是否让你大吃一惊？实际上，一些植物具有感夜运动：每天晚上折叠或抬起叶子，第二天再打开。

云南大学教授冯卓与合作者首次提供了确凿的证据，证明2.5亿多年前的植物已经进化出这种夜间运动，即就眠运动。相关研究2月16日发表于《当代生物学》。

“我们发现在进化的早期阶段，一些已灭绝的植物就进化出了叶片感夜运动，这让我很惊讶。”论文第一兼通讯作者冯卓说。

冯卓一直对化石中体现的植物—昆虫相互作用及其共同进化感兴趣，并在化石记录中发现了不同类型昆虫损伤的证据。2013年，他在活体植物中发现了一种有趣的昆虫损伤模式：叶子上有对称的洞。

他意识到，这是因为昆虫在树叶折叠时以树叶为食。由于这种类型的损伤在具有感夜运动的植物中很常见，因此他想知道能否在植物化石中发现这种损伤，并作为感夜运动的证据。

结果表明，这的确可以作为“证据”。

“我们的发现是基于一种非传统的方法。”论文共同作者、瑞典自然历史博物馆的Stephen McLoughlin说，由于无法判断在化石记录中发现的折叠叶片，折叠的原因是感夜运动，还是死后收缩和弯曲。研究者寻找了具有感夜运动的植物特有的昆虫损伤模式。最终，们发现了一组植物化石，揭示了植物感夜运动的非常古老的起源。

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对称的昆虫咬痕的化石证据表明，距今259百万~252 百万年的巨翅目种子植物叶片具有感夜运动。图片来源：冯卓等

冯卓与McLoughlin等研究了大羽羊齿类植物，这是一种已灭绝的种子蕨类，是3亿~2.5亿年前晚古生代二叠纪华夏植物区的典型代表植物。这些植物经常遭受食草昆虫的攻击，而且它们宽大的叶子和粗壮的中脉也让昆虫伤害很容易被发现。

2016年，他们有了新的发现。“我对昆虫损伤的独特模式感到惊讶，这可能代表了化石植物叶片感夜运动。”冯卓说，“于是，我们希望寻找更多的化石证据来佐证假设。第二个化石标本——同一植物类群的不同物种——也具有与之前收集的叶片化石相同的昆虫损伤。然后我开始思考这些标本的科学意义。”

冯卓在西双版纳热带植物园研究了数百个样本和照片，以便找到更有说服力的证据。他的发现增加了对这种神秘植物群的生态和进化的理解。

“近年来，人们发现一些大羽羊齿类植物的叶子上有钩状物，并且有专门的导水细胞，这表明至少有一些大羽羊齿类是早期热带雨林样生态系统中的‘攀援者’。”McLoughlin说，“我们现在可以补充说，其中一些植物每天都会折叠叶子。”

研究显示，在地球不同历史时期，感夜运动在不同植物群中独立进化，这使得它一定对植物有一些生态效益。研究结果表明，化石不仅可以推断动植物的结构，还可以推断其行为特征。研究人员说，通过详细观察动物与化石及现代植物的相互作用，未来可以从化石标本中破译古生物的生物学特征。

“昆虫损伤叶片化石的证据可以提供更多关于植物‘行为’和生态的信息，植物和动物相互作用的化石记录是一个丰富的、基本上未被触及的生态数据库。”McLoughlin说。

“我们现在知道，树叶‘睡眠’的进化史可以追溯到2.5亿多年前的古生代晚期。”冯卓说，在未来的研究中，他希望探索哪些植物谱系也可能有类似的行为。

相关论文信息：

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