花朵3米高，還會散發惡臭…巨魔芋如何成為最奇怪的植物

巨魔芋的每?次盛放都能吸引?量游客前來觀看。在這篇來自《環球科學》2026年5月新刊的文章中，美國田納西大學的植物演化學家雅各布·S.蘇薩向我們展示了，植物學家更關注的是巨魔芋如何演化出了那些奇特特征。

放眼整個植物世界，巨魔芋（Amorphophallus titanum，俗稱尸花）的盛放都稱得上是絕無僅有的奇觀。蒼白的花序破土而出，足有3米高，像巨人腐爛的手指直直立在地上。在花序外側，一片像花瓣一樣的巨大結構臨風招展，像是給手指披了件血紅色的斗篷。腐肉的氣味在空氣中彌漫。隨后，大約36小時后，它的花期結束了。下一次開花至少還要再等七年

憑借腐臭的氣味、怪異的外形，以及奇特的習性，巨魔芋給人帶來的厭惡與著迷不相上下。可以說無論何時，全球各地的植物園、種植園和苗圃都在籌備發布各自巨魔芋植株的最新動態。人們并不能準確地知道它何時會開花——巨魔芋完全不會遵循任何人類的時間表，只會聽從它自己的安排。但當它開花時，人類需要做好準備。因為，巨魔芋帶來的客流量，往往會比任何其他物種都要多。

被巨魔芋吸引的不只是普通游客。科學界對這種奇異植物的興趣至少可以追溯到19世紀末。當時意大利的植物學家首次正式描述了巨魔芋，它是蘇門答臘島西部熱帶雨林的特有物種。從那時起，研究人員就一直在研究巨魔芋的花。

不在花期時，巨魔芋由一個地下的管狀莖和地表像樹一樣的單片葉子組成。當準備開花時，巨魔芋會生長出一個名為花序的結構，它的肉穗花序像根手指，外側則包裹著一片像斗篷一樣的佛焰苞。繪圖 ：厄舍克 · 居內爾（I??k Güner）

生態扮演

從擬態演化的角度來說，巨魔芋是一個完美的例子。我們所熟知的大多數開花植物會開出鮮艷、芬芳的花朵，從而吸引蜜蜂、蝴蝶、鳥類或其他傳粉者幫助繁殖。巨魔芋則采取了一種不同的策略。它看起來和聞起來都像極了腐爛的肉，這會吸引一群不同的傳粉者：蠅類、甲蟲和其他食腐昆蟲。佛焰苞和肉穗花序表面的波紋、溝槽、凸起和顏色都像極了腐肉，巨魔芋散發出的惡臭則把這種偽裝提升到了一個新的境界。

和魔芋屬的很多其他成員一樣，巨魔芋演化出了高度特化的硫化物來模擬腐肉的氣味。美國達特茅斯學院的G.埃里克·沙勒（G.Eric Schaller）和同事最近識別出了這些惡臭氣味中的一種新發現的成分，它曾被貼切地命名為腐胺（putrescine）。動物的肉腐爛后，也會散發出完全相同的化學物質。甚至在巨魔芋和動物腐肉中，這種惡臭的化合物都來源于特定氨基酸的分解（氨基酸是構成蛋白質的基本單元）。

巨魔芋可以說是獨立演化出了一些與腐肉完全相同的化合物，這一點尤其值得注意。在自然界大多數的擬態案例中，擬態者并不會一比一地精確復制模仿對象。以蟻蛛屬（Myrmarachne）的蜘蛛為例，顧名思義，這是一類能偽裝成螞蟻的蜘蛛。和所有蜘蛛一樣，蟻蛛有八條腿。然而，螞蟻只有六條腿和兩根觸角。為了偽裝成螞蟻，這些蜘蛛會把它們的兩條前腿抬起并來回擺動，模仿螞蟻的身體結構。演化并非憑空創造新事物，而是會嘗試改進已有的結構。但對巨魔芋來說，這種改進最終合成出了一種完全相同的產物。

巨魔芋另一個堪稱極端的演化革新能讓它的惡臭傳播得足夠遠、足夠廣，從而吸引盡可能多的傳粉者。很多依賴食腐昆蟲傳粉的植物都演化出了產生熱量的機制。隨著空氣受熱上升，惡臭可以傳遞到更高層的空氣中，并在周邊更大范圍內擴散開來。而沙勒和合作者發現，巨魔芋能利用一種特別奇特的方法來實現這一過程。

切開佛焰苞，就能看到內部的雄花。圖片來源：Genevieve Vallee

巨魔芋會把淀粉儲存在巨大的地下莖中，隨后將其轉化為糖分。這些糖分通過手指狀的肉穗花序向上輸送，并進入線粒體進行新陳代謝。通常，當糖分在線粒體中代謝時，它會被用于生產生物機體需要的能量。然而巨魔芋并不會使用生產出的能量驅動細胞運作，而是會打破線粒體中的細胞呼吸過程，并將能量以熱的形式直接釋放出去。在這個過程中，肉穗花序可以升溫到比周圍溫度高出10攝氏度以上。

在任何其他情況下，這種能量的釋放對一株植物來說都是恐怖的，是對寶貴資源的浪費。然而，對巨魔芋來說，多余的熱量把腐爛的惡臭傳播給更多昆蟲，由此增加了傳粉的機會。

巨魔芋盛放時的味道可以說震撼人心。美國科羅拉多州立大學的在讀博士生羅絲·羅賽爾（Rose Rossell）和同事在2024年測量了一株溫室巨魔芋在開花時釋放出的化學物質。他們發現，它釋放硫化物的速率堪比垃圾填埋場。盡管這種氣味十分濃烈，但它并非無法去除。研究者證明，空氣污染可以削弱這些氣味的擴散能力，甚至會改變這種氣味的化學特征。理論上，這會減少熱帶雨林中訪問這些植物的傳粉者數量。這點非常令人憂心，因為巨魔芋正處于瀕危狀態，據估計野生環境中僅存不到1000株

巨魔芋開花后，園藝師會收集它的花粉，并分享給其他植物園，以幫助維持這種植物的基因多樣性。圖片來源：Matt Cardy

雞和蛋問題

巨魔芋最為出名的還有它詭異而艷麗的外觀，然而除了奇特的外表和難聞的氣味，這種植物還有另一個迷人的屬性——它提供了一個觀察自然演化運作方式的窗口。

作為一名植物演化學家，我認為關于這個物種最有趣的事實是，它各部分結構的尺寸極度不匹配。我感興趣的領域之一是生物的演化歷史如何塑造了它的生長和發育，而巨魔芋給我帶來了很多啟示。

長期以來，演化生物學家一直在嘗試識別生物體型隨時間變化的規律。科學文獻中充斥著關于柯普法則（Cope's rule）和島嶼法則（Island rule）等假說的辯論，前者認為動物譜系傾向于隨著時間增長體型，而后者認為，當大陸的物種定殖島嶼時，大體型的生物會演化出更小的體型，而小體型的生物則會變大。巨魔芋卻展現出了一種奇特的反差：盡管它的開花結構，也就是花序，演化得極為巨大，但巨魔芋真正的花朵其實非常微小。

巨型化和小型化，這兩種截然相反的演化軌跡在同一個生物上居然會同時出現，這引發了許多問題：為什么花序如此之大？為什么單個花朵如此之小？花序的巨型化和花朵的小型化哪一個先出現？怎樣的演化過程造成了這種改變？

在沒開花時，巨魔芋就像一棵小樹一樣，不過看起來像樹干和枝葉的結構，實際上只是一片葉子

美國哈佛大學的查爾斯·戴維斯（Charles Davis）和同事發現，極大的花序或花朵（我們統稱為花）曾演化出了許多次，這種特征最常出現在由食腐昆蟲傳粉的物種中。他們提出，巨大的花是對食腐傳粉者的適應，這能散發出更強烈的氣味，并引誘更多昆蟲停留在溫暖的空腔中——在這里，昆蟲能免受捕食者的攻擊。另外，這些昆蟲在選擇產卵地時會被巨大的動物尸體吸引，這可能是因為巨大的尸體能提供更充足的食物資源幫助幼蟲發育，因此當植物嘗試模擬腐肉時，昆蟲或許也會被吸引到更大的花上。而吸引更多的傳粉者就意味著增加了繁殖成功的機會。

如果傳粉者的偏好會驅動巨魔芋的花序變大，那為什么它的花朵卻這么小呢？如果自然選擇偏好更大的花，為什么魔芋屬的成員只演化出了巨型的花序，而放棄了單個花朵的巨型化呢

2022 年，研究人員在印度尼西亞西蘇門答臘省的熱帶雨林中記錄到了一棵超過 4 米高的巨魔芋開花的過程，這是有記錄以來最大的巨魔芋花（下圖）。巨魔芋如今已經處于瀕危狀態，據估計野生植株已經不足 1000 株。

在試圖解開這個謎團之前，我們需要了解這兩種特征演化出的時間：巨大的花序和微小的花朵，哪一個先出現？就像那個由來已久的“先有雞還是先有蛋”的問題一樣，答案要去演化樹上尋找。讓我們從雞開始，如果去看鳥類和它們的近親——鱷類、龜類、蛇類和蜥蜴——我們會發現，這些譜系的物種都會產卵，很少有例外。我們可以由此得到結論，它們的共同祖先也會產卵。因此，蛋比雞更早出現。

那么巨魔芋的微小花朵和巨大花序呢？如果我們去觀察巨魔芋的演化樹，就會發現它所在的天南星科里，幾乎所有成員的花都很小。甚至在澤瀉目（天南星科屬于澤瀉目）下的其他科，以及其他親緣關系更遠的類群中，比如菖蒲目、無葉蓮目，以及薯蕷目中的一些成員也是這樣。如果想要找到所有成員的單個花朵都較大的譜系，我們還得一路穿過好幾個目，一直到百合目才行。這告訴我們，在巨魔芋這支譜系的演化中，小的花朵比巨大的花序更早出現。

這些原始的微小花朵決定了巨魔芋的演化軌跡。美國西密歇根大學的托德·巴克曼（Todd Barkman）和同事研究了花朵大小演化的速率。他們發現，那些祖先擁有較大單朵花的支系，在花朵尺寸的演化速率上，比祖先是小型花朵的支系更快。換句話說，較大花朵的祖先更能孕育出巨大花朵。他們認為，這正是發生在大花草屬（Rafflesia）中的情況：這是一種原產于東南亞的植物，同樣依靠食腐昆蟲傳粉，但擁有世界上最大的單個花朵，每朵都有一個沙灘排球那么大。

然而，巨魔芋和它們的近親花朵更小，單個花朵尺寸的演化速率也慢。在面對食腐傳粉者對更大的花的選擇壓力時，花序變大的突變體比單朵花變大的突變體更有可能出現。

一旦這種植物開始朝著更大花序而非更大花朵的方向發展，它就會經歷“棘輪效應”（指一旦開始向一個方向發展便難以逆轉）。此時，較大的花序會向著孕育出更大花序的方向發展，而作為演化的另一條路，改變單個花朵尺寸的可能性則會越來越小。

在巨魔芋所在的科以外，那些能長出巨大花序的植物通常也會發生單個花朵的小型化，例如向日葵、無花果和棕櫚，這也支持了上述觀點。例如，貝葉棕（Corypha umbraculifera）的花序可以長達8米，是世界上最長的花序，其中包含了多達2500萬朵小巧的金色花朵。

這告訴我們，自然選擇發生在生物的哪個位置取決于特定譜系的歷史。一株植物的祖先是由許多小花聚集組成花序，還是會在莖上開出單朵的花？如果是前者，自然選擇可能會偏好更大的花序，正如魔芋屬那樣；如果是后者，自然選擇可能會偏好更大的單個花朵，比如大花草屬。再一次，巨魔芋強調了歷史的偶然性如何決定了演化的方向。

誠然，巨魔芋看起來無比壯觀，但它的魅力遠不止乍一看，或乍一聞那樣簡單。下次，當你附近有一棵巨魔芋開花時，希望你會成為前去觀賞的觀眾之一，去領略它全部的美麗，并思索這種最奇怪的植物能夠帶來怎樣的演化啟示。

本文節選自《環球科學》2026年5月刊《巨魔芋：最奇怪的盛放》一文。

來源：環球科學微信公眾號

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