3D打印“假兰花”，揭露兰花诱骗昆虫传粉的秘密- SAT阅读背景知识干货

世界上现存的兰科植物共有两万八千种，兰科常与菊科被认为是植物演化的顶点，是一种非常成功的植物。它为什么这么成功呢？就在于它特别善于繁殖，或者说它特别善于骗昆虫帮它繁殖。有的兰（如大彗星风兰）和某种真菌或飞蛾建立起共生关系；有的兰（兜兰），其花朵结构像迷宫一样，确保昆虫身体一定会粘上花粉；还有的兰（如蜂兰、飞鸭兰和铁锤兰等），其花朵看起来和雌性昆虫一样，气味也相近，这会让雄性昆虫不顾一切往上贴，不知不觉帮其传播花粉；还有的兰，其花朵看起来和昆虫喜欢吃的果子一样，气味也相近，这也能确保让昆虫上当。 兰花让昆虫上当的细节有哪些呢？要想弄清楚，最好的方法就是把颜色、形状、气味一项一项拆开来研究。而真花的色、形、香是合在一起不可分的。怎么办呢？科学家们想了一个办法，就是用人造花：制作好几朵外形和颜色完全相同的人造花，然后给这几朵花添上不同的香味，就可以把昆虫对香味这一项的反应单独挑出来比较和分析了。 那用什么材料来做人造花呢？以前科学家都是到路边的一元店里去买些廉价的材料，比如彩色硬纸（construction paper）、棉球、试管、棉芯等拼凑在一起，但是对有些比较复杂的花，用廉价材料拼凑是不行的。 比如有一种名叫Dracula lafleuri的兰花，是通过让自己的花瓣长得像昆虫喜欢吃的一种真菌来骗昆虫。科学家们想知道，这种兰花到底是用哪个部位在骗昆虫，就想用人造花做实验。用原来那种廉价材料拼凑的人造花做实验就不行，就想到了用3D打印的方法打出质量好一点的人造花来做实验。 Dracula lafleuri的花瓣长得跟一种真菌相似，而有一种飞蝇喜欢在这种真菌上聚集和产卵。Dracula lafleuri就靠这个来骗飞蝇。这种真菌的外形像一个小勺，用彩色硬纸很难做出来，就算勉强做出来，森林里湿气太重，坚持不了多久就会散架。所以俄勒冈大学的生态学家Policha就和同事们一起用3D打印技术来制作人造花：先对这种兰花进行3D扫描，然后铸模子，制出石膏样，再制成以硅胶为材料的人造花（颜色可以任意选择）。 这些比较结实的人造花制好以后，就把这些人造花挂到真花周围。分别改变真花的颜色、形状和气味，也分别改变人造花的颜色、形状和气味。科学家们甚至还做了半真半假的花（部分使用硅胶材料，部分是真花）。这样就把真花、人造花和半真半假花分成了很多可以对照比较的组，然后观察好多天，看各组花对飞蝇的吸引程度有什么不同。 观察结果表明，Dracula lafleuri光靠香味或光靠外形都吸引不了飞蝇。为什么这样说呢，因为外形和真花一模一样的假花，吸引到的飞蝇数量，比真花要少。给这些花再加上真花的香味后，它们吸引到的飞蝇数量，就和真花一样多了。不过即使外形和香味一模一样，两种花还是有区别的。人造花虽然可以吸引到同样多的飞蝇，但飞蝇好像还是能识破一些。有些飞蝇虽然被人造花吸引了，但是最后还是不会停上去，转几圈还是会飞走。也就是说，最后停上去的飞蝇，还是真花多。 Dracula lafleuri的“中央花瓣”（labellum，也叫“唇瓣”）在整个伪装中起关键作用。实验表明，如果把真花的中央花瓣换成人造的，那这种半真半假的花吸引飞蝇的能力，就跟完全人造的花一样了。Dracula lafleuri散发出的模仿真菌的酒精气味也只集中在其唇瓣上。 Dracula lafleuri对真菌的成功模仿，也不完全是“唇瓣”（labellums）的功劳 ，它的萼片（sepal）也起了部分作用。Dracula lafleuri的萼片的颜色以白色为底，上面夹杂着褐紫色的斑点。飞蝇在稍远处看到这些褐紫色的斑点，就会误以为是一些自己的小伙伴已经停在上面了，就会跟着飞过来参加大party。 正是因为有了用3D打印技术制造的硅胶人造花，才使得实验关注和搞清了了以上这么多细节。有的科学家认为，在研究兰科以外的其他科植物的授粉时，也可以使用这种技术。 好消息是，3D打印技术成本越来越低，同时技术水平越来越高。另一位科学家已经用3D打印技术制造了表面曲度也完全模仿真花的人造花，用以研究花朵表面曲度对其吸引昆虫来授粉能力的影响。在将来，3D打印技术对真花的形状、纹理、花纹、软硬、弯曲度都可以模仿。 此外，目前对真花还做不到百分百完全模仿，差在哪呢？就差在真花表面会生长几种酵母菌（yeast），这个目前还模仿不了。下一步的实验方向是，先搞清楚某种花朵表面自然生长的是哪几个种类的酵母菌，然后人工培育出这些酵母菌，再放到3D打印的人造花上去。往人造花上放酵母菌的实验需要很精细的操作。

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