蛇菰是一种早已放弃光合作用的植物，如今完全寄生在树根上，隐藏在阴暗的森林下层。科学家在调查东亚岛屿上的珍稀种群时，发现其细胞机制虽已缩减却未消失，揭示了与疟疾等寄生虫出人意料的相似性。一些岛屿物种甚至通过无性繁殖进行自我克隆，以开拓新的栖息地。这种奇特的生存策略伴随着风险，使其极易因栖息地丧失而灭绝。
与大多数植物不同，蛇菰属植物不含叶绿素，无法进行光合作用。它也没有用于从土壤中汲水的传统根系。相反，它完全通过附着在附近特定树木的根上来生存，窃取所需的养分。该属的某些物种和种群甚至更为奇特，它们无需受精即可产生种子——这是一种在植物中极为罕见的繁殖策略。
科学家揭开长久神秘植物的秘密
蛇菰属的属名源于其橡果状的外形（希腊语：balanos，橡果；phoros，具有），数个世代以来它一直困扰着科学家。由于这种植物很稀有，且局限于那些日益受到人类活动威胁的高度特定栖息地，大多数研究仅限于孤立的种群。
这种情况现在正在改变。来自冲绳科学技术大学院大学、神户大学和台北市立大学的一个合作团队对蛇菰属植物在其分散且难以到达的栖息地进行了广泛的调查研究。他们的研究成果发表在《新植物学家》杂志上，追溯了该植物的进化历史，揭示了其内部结构如何适应寄生生活方式，并为未来研究这一不寻常谱系开辟了新途径。
正如研究主要作者、冲绳科学技术大学院大学科学技术副教授Petra Svetlikova博士所解释的那样："蛇菰属植物已经丧失了大部分作为植物的特征，但保留了足够的功能使其作为寄生植物生存。这是一个引人入胜的例子，说明了如此奇特的生物如何从一个看起来像普通植物，拥有叶片和正常根系的祖先进化而来。"
萎缩的质体与没有光合作用的生活
寄生植物随着对宿主的依赖性增强，其内部常发生剧烈的变化。一个普遍趋势是质体的减少或丢失——质体是植物细胞器的一个类别，其中包括使大多数植物能够进行光合作用的叶绿体。
尽管蛇菰属植物完全依赖其宿主树木获取营养，但研究人员发现它并未完全丢弃其质体。相反，这些结构被精简到了一种极简形式。非寄生植物可能使用多达200个基因来构建和维持质体，而蛇菰属仅保留了约20个。尽管减少得如此极端，仍有超过700种蛋白质从周围细胞被运入这些质体，表明它们仍在执行基本功能。
冲绳科学技术大学院大学进化、细胞生物学与共生学部负责人Filip Husnik教授指出了这一发现的意外之处。"蛇菰属植物的质体仍然参与许多与光合作用无关的化合物的生物合成，这令人惊讶。这意味着非光合作用植物中质体减少的顺序和时间与其他真核生物相似，例如由光合作用祖先进化而来的、导致疟疾的寄生虫——疟原虫。"
由岛屿塑造的古老谱系
通过检查来自许多不同种群的样本，研究团队重建了蛇菰属的进化树，并追溯了它如何在东亚的亚热带地区传播。该植物属于蛇菰科，这是已知最古老的全寄生植物类群之一。
这个科在白垩纪中期，大约1亿年前开始分化——使其成为最早完全放弃光合作用的陆地植物谱系之一。
无需有性繁殖与生存的风险
蛇菰属的繁殖策略与其外观和生活方式一样不同寻常。不同物种之间甚至不同种群之间的繁殖方法差异很大。有些需要受精才能产生种子，而另一些则可以在没有受精的情况下繁殖，这一过程被称为兼性无融合生殖。在最极端的情况下，某些物种是专性无融合生殖的，意味着它们从不进行有性繁殖。
Svetlikova博士说："专性无融合生殖在植物界极为罕见，因为它通常会带来许多负面影响——缺乏遗传多样性、有害突变积累、依赖特定条件、更高的灭绝风险等等。引人入胜的是，我们发现专性无融合生殖的蛇菰属物种都是岛屿物种——我们推测更多的蛇菰属物种可能是兼性，甚至专性的无融合生殖植物。"
这种繁殖方式的一个优点是，单株雌性植物在到达岛屿后即可建立一个新的种群。这种能力使蛇菰属能够迅速扩展到其偏好的狭窄生态位：阴暗、潮湿、其他植物难以生存的林下植被层。
高度特化植物的脆弱未来
尽管能够进行克隆繁殖，蛇菰属对其宿主的选择却极为挑剔。每个种群通常仅寄生在少数几种树木上。这种特化使得该植物对环境变化尤其脆弱。
Svetlikova博士强调了合作与保护的重要性。"我们非常感谢我们的合作者，寄生植物专家苏惠瑾博士和末次健司博士，他们在研究中所采蛇菰属物种的取样工作中提供的帮助，也感谢冲绳当地政府允许我们研究这些非凡的植物，"她说。"冲绳大多数已知的蛇菰属栖息地都受到保护，但这些种群正面临因砍伐和未经授权采集而灭绝的风险。我们希望在为时已晚之前，尽可能多地了解这种奇妙而古老的植物。它提醒着我们，进化仍在不断给我们带来惊喜。"