植物有「牙齒」？

撰文｜葉綠舒

植物不會動，所以遇到掠食者，只能無奈的被咬。不過，有些植物沒那麼認命。蕁麻科（Urticaceae）、大戟科（Euphorbiaceae）、刺蓮花科（Loasaceae）以及茄目下的 Hydrophyllaceae科的植物們為了積極防咬，他們會在身上長出刺來；只要曾企圖摘過花或果實的朋友，可能都有被刺過的經驗。

不過，有多少人會認真去看看這些植物的刺呢？我們大概都只是檢查一下手指、看看是否有殘刺留在肉裡，有的話就拔掉。就這樣吧？

不過，有些植物只要被它刺過一次，下次就不會去摸它了！例如原產於美洲與非洲的刺蓮花屬植物就是很好的例子。被它刺一下，那個痛只能說會讓你永生難忘！

會這麼痛是什麼原因呢？

我們先來看德國的研究團隊提供的刺的電顯照片：

原來，除了我們以為的細刺（small trichomes，小葉毛，上圖b）以外，它們還有「刺毛」（stinging hair，上圖a）。刺毛是單細胞的，它的尖端有個球狀的尾部，遇到機械壓力（如手摸、口咬等等），尾部就會掉落。掉落後，刺毛內部的空腔會將細胞內的毒液注射到我們的皮膚裡面（就像皮下注射一樣），這些毒液包括組織胺、乙醯膽鹼、血清素以及其他尚未辨別出來的物質[1]，會引發非常疼痛的反應。而小葉毛雖然無法注射毒液，卻全身布滿細刺（好像它還不夠細一樣！）。由於它具備了刺毛與小葉毛的關係，使得我們被刺了以後，奇痛難忍。

大概是這個「奇痛」引發了德國的研究團隊的興趣，於是他們決定研究一下這一屬的植物的刺毛與葉毛的結構。結果他們很驚訝的發現，刺蓮花屬植物除了具備了毒液的刺毛跟小葉毛以外，它們的刺毛的尖端部位、以及小葉毛的細刺部位，其實都是由磷酸鈣（hydroxyapatite）形成[2]。

磷酸鈣有什麼了不起的呢？原來，其他有刺的植物的刺，都是以碳酸鈣或是矽來增加它的強度；唯獨刺蓮花屬植物使用磷酸鈣。磷酸鈣是組成哺乳類的牙齒、骨骼的成分，過去從來沒有在植物的任何結構上看過；同樣擁有刺毛的蕁麻科（Urticaceae）植物的刺毛只有碳酸鈣與矽，而這並不消減它的致命性：蕁麻科的蕁麻草（ Dendrocnide moroides ）是澳洲最毒的有刺植物，曾有導致馬死亡的案例。

這就讓研究團隊非常的好奇。為什麼刺蓮花屬植物要用磷酸鈣來增加它的刺尖部位的強度呢？會不會是因為它們無法代謝矽或是碳酸鈣呢？這個疑問很快就被解答了：研究團隊在刺毛的磷酸鈣旁邊，還是可以找到碳酸鈣與矽的結晶，證明了它們其實在利用碳酸鈣與矽上面並沒有問題。

那麼，究竟為什麼刺蓮花屬植物要使用磷酸鈣呢？目前還不清楚。不過，到目前為止，這是高等植物中唯一可以找到利用磷酸鈣的例子；由於這些刺通常都是為了阻絕吃草的動物啃咬它們，在某種意義上，大概也可以說是「以牙還牙」吧！不過，到這些會注射毒液的刺毛與看起來很像狼牙棒的小葉毛，真的令筆者從心裡發毛啊！

參考文獻：
[1] E. Laurence Thurston, Nels R. Lersten. The morphology and toxicology of plant stinging hairs. The Botanical Review. 1969, Volume 35, Issue 4, pp 393-412
[2] Hans-Jürgen Ensikat et. al., 2016. A first report of hydroxylated apatite as structural biomineral in Loasaceae – plants’ teeth against herbivores. Scientific Reports. doi:10.1038/srep26073

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作者：葉綠舒　慈濟大學生命科學系助理教授，科教中心特約寫手，從事科普文章寫作。