本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定代表《大众科学》的观点
在檀香山，寄生植物菟丝子将其黄色的丝状卷须缠绕在受害者身上。图片来源：斯科特·纳尔逊Flickr(CC-by-2.0)
这种被称为菟丝子的无叶、无根植物对其受害者所做的事情只能用“令人毛骨悚然”来形容：它将自身注入它们的组织中，将它们的维管系统永久地融合到它自己的维管系统中。但这并没有就此停止。它继续寻找新的受害者，将每一个新的受害者都焊接进其可怕的网中，同时慢慢地耗尽它们的资源。
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现在，所有相关方实际上都拥有一个循环系统，该系统分为几个独立管理的植物王国。您可以想象，这可能会导致一些奇怪的影响。
其中一个影响是，被菟丝子连接可能会使病毒通过寄生植物在植物之间传播，就像称为蚜虫和粉蚧的吸食植物的昆虫传播疾病的方式一样。由于同一地区可能生长着不止一个菟丝子，植物也可能被融合到多个菟丝子网络中，进一步增加了寄生植物像脏针一样行动的可能性。
但是加入菟丝子集体也并非完全没有好处。一个由德国和中国科学家组成的团队进行了一些实验，结果似乎表明，菟丝子创建的共享脉管系统允许来自一个宿主的警告信号传递给被同一寄生植物连接的其他宿主——甚至是完全不同物种的宿主。这些警告使共宿主能够为昆虫的攻击做好准备，并减少一旦攻击开始时的损失。
如果这是真的，那么这种现象是另一个惊人的例子，说明当植物通过其他物种连接成网络时，可以出现的那种植物超有机体。您可能还记得另一个：由树木之间共生的根真菌创建的网络，非正式地称为“树木广域网”。我之前写过关于这些被称为菌根的寄生根真菌在不同物种的树木之间传递信号和食物的惊人能力并在去年在Radiolab上谈论过它。这种系统代表了一种无根动物永远无法体验的生命形式，无论是好是坏。
在草本植物中，一组与树木菌根只有远亲关系的真菌提供非常相似（如果不是相同）的菌根服务。研究表明，这些真菌（称为丛枝菌根）可以传递一个网络中的一个宿主正在受到寄生真菌攻击或落叶昆虫攻击的警告。作为回应，未受攻击的、连接的宿主提前激活了它们的防御机制，并且比没有收到此类警告的植物更好地承受了随后的攻击。
但是，菌根是真菌和树木之间的一种有益安排，普遍认为符合所有各方的利益。菟丝子会耗尽宿主的资源。它可以攻击各种植物，并且没有根或叶子。它像意大利面一样的茎会嗅出附近的宿主，抓住它们，然后使用称为吸器的钉状延伸物穿透它们的组织。它们从这些宿主中吸取水分、食物和其他营养物质，然后分枝、生长，并将更多受害者添加到它们的网络中。
然而，进化行为的方式很奇怪。从为不同目的而建立的生物系统中经常会出现意想不到的效果或特征，斯蒂芬·杰·古尔德和理查德·列万廷在他们关于圣马可拱肩的论文中使这一概念广为人知。到目前为止，没有人测试过菟丝子是否可以通过其身体接收或传输来自一个宿主到另一个宿主的有意义的信号。一个来自昆明植物研究所的团队，由克里斯蒂安·赫滕豪森和吴建强领导，决定回答这些问题。
他们首先将两个植物宿主通过菟丝子连接起来，将这对植物中的一个暴露于饥饿的斜纹夜蛾幼虫48小时，然后观察所有涉及的植物发生了什么。后来，他们将毛毛虫放在最初没有被侵染的宿主植物上。由于众所周知，有些植物可以传播其他植物可以闻到并做出反应的空气传播的防御信号，因此科学家还测试了没有被菟丝子连接的成对植物。
结果很明显：插入菟丝子网络中的植物，其中另一个成员受到了攻击，增加了防御性化学物质的产生并产生了更瘦的毛毛虫，即使宿主来自完全不同的植物科，也是如此。当一种称为拟南芥的芥菜类植物通过菟丝子与烟草相连时，与没有从预先处理过的拟南芥共宿主（因为共宿主没有被侵染）获得警告的对照组相比，烟草的防御性化学物质产量增加了八倍。在预先警告的烟草植物上的毛毛虫的重量比未受感染但被寄生的对照植物小32%。
拟南芥（左）通过菟丝子（A）与烟草（右）相连，当拟南芥警告附近有毛毛虫时，烟草中的防御性化学物质产量（TPI活性）与拟南芥没有被毛毛虫侵染的对照组相比（B），以及当拟南芥通过菟丝子连接警告时，在烟草上饲养的毛毛虫的重量与B中的相同对照组相比（C）。图片来源：Hettenhausen等，2017年
这种保护作用的大小与在通过友好菌根连接的番茄植物中观察到的相似，其中通过根真菌传递的信号警告的植物中，毛毛虫的质量减少了20%。
在没有通过菟丝子连接的空气传播信号对照植物中，他们没有观察到防御性化学物质的增加或像在寄生植物中看到的那样毛毛虫损害的减少。
有趣的是，用于传递消息的机制似乎与寄生植物中的机制以及共生的根真菌中的机制相同。在与菌根连接的植物的实验中，科学家证明，当宿主缺乏产生植物用来增强其防御能力以响应损伤的称为“茉莉酸途径”的化学级联的能力时，该消息无法传输。同样，在菟丝子连接的植物中，如果一种植物用于合成茉莉酸的基因被有意破坏，则共接合的宿主似乎没有收到任何警告，也没有为昆虫的攻击做好准备。
科学家推断，茉莉酸触发的、被菟丝子或菌根传递的重要且普遍理解的信号（其身份仍然未知）必须是“高度保守的”，才能如此容易地被如此远亲的宿主植物理解。也就是说，也许这是它们进化重要性的衡量标准。
同样令人惊讶的是，警告信号通过菟丝子传递到第二个宿主的速度。在两个通过菟丝子连接的拟南芥植物中，该信号在第一个植物受伤后30分钟内从一个植物传递到另一个植物。科学家说，菟丝子很可能只是一个被动的管道，因为很少有自己的基因的产生因信号的传递而改变。然而，也有可能菟丝子以某种方式传播或转换信号本身。
也许最令人惊讶的是，科学家还表明，该信号可以传播很长的距离，而不会因植物电话游戏而变得混乱。警告化学物质能够在90分钟内传播至少一米，并通过至少六个不同的菟丝子连接的宿主。而且，该信号在生物学上仍然具有意义：一个离产生毛毛虫警告的拟南芥植物有六个植物之隔的菟丝子线上烟草植物，其防御性化学物质产量提高了两倍（与隔壁时的八倍相比），并且产生的毛毛虫比对照组轻20%（与相邻信号植物时的32%相比）。
五个拟南芥和一个通过菟丝子连接的烟草（A），在被毛毛虫啃食的拟南芥下游第五个位置的烟草中的防御性化学物质（TPI活性）（B），以及在相同设置中未被警告或被警告的烟草中的毛毛虫的质量。图片来源：Hettenhausen等，2017年
菟丝子甚至可能不介意其网络的偶然使用。寄生虫，尽管它们会带来成本，但确实对宿主的健康和寿命感兴趣。作者指出，人类寄生虫有时可以提供健康益处，包括增加女性生育能力（来自蛔虫感染）或减少自身免疫性疾病和过敏（来自蠕虫）。
菟丝子有既得利益，以保持其宿主的活力和健康（毕竟，它们是其饭票），因此，它可以向它们提供的任何低成本或免费服务也符合寄生植物的利益。正如作者简洁地指出的那样，“[菟丝子]提供了一种基于信息的手段来抵消其宿主基于资源的适应性成本。”
对于被寄生的植物来说，这或许是一种安慰。但苦难总是喜欢有伴，而陪伴似乎是菟丝子慷慨地提供给宿主的一项东西。
参考文献
Hettenhausen, Christian, Juan Li, Huifu Zhuang, Huanhuan Sun, Yuxing Xu, Jinfeng Qi, Jingxiong Zhang 等。“茎寄生植物南方菟丝子（dodder）在植物间传递草食性诱导信号。” 《美国国家科学院院刊》（Proceedings of the National Academy of Sciences） (2017): 201704536。
Song, Yuan Yuan, Mao Ye, Chuanyou Li, Xinhua He, Keyan Zhu-Salzman, Rui Long Wang, Yi Juan Su, Shi Ming Luo, 和 Ren Sen Zeng。“利用共同菌根网络在番茄植株之间传递草食性诱导的防御信号。” 《科学报告》（Scientific Reports） 4 (2014)。
Song, Yuan Yuan, Ren Sen Zeng, Jian Feng Xu, Jun Li, Xiang Shen, 和 Woldemariam Gebrehiwot Yihdego。“通过地下共同菌根网络实现番茄植株之间的植物间通讯。” 《公共科学图书馆·综合》（PloS One） 5, no. 10 (2010): e13324。