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面对“无孔不入”的微生物,植物有什么“护体神功”

www.quansudi.com 2024-03-01 16:29 植物

这几年可能是免疫学在大众认知中最普及的一段时光了,上到九十九下到刚会走的估计都了解疫苗,稍微关注下可能还会了解抗体、免疫细胞、抗生素之类的,大家也熟悉了对于病菌可以用消毒液杀死,也可以用戴口罩来防护,当然了,假如实在惹不起,还可以躲啊,避开这类风险地方。

于是,一个有意思的问题来了:植物可不可以像大家人类可以四处走动,也没医院,那面对自然界无处不在的微生物,它们如何解决?所以,植物有免疫吗?

答案是一定的。可以在自然界存活,植物自然是拥有免疫的,不过,和脊椎动物的免疫不大一样。那植物的免疫是什么呢?下面来和大伙聊聊。

01,植物的免疫是哪种?

植物是没适应性免疫系统的,而这个也是大家常说的免疫。但植物还是拥有特定的免疫并且打造免疫记忆,而这类免疫可以概要为植物的避病性、抗病性与耐病性三方面。

如何?是否有点难理解?咱就举个典型的案例,国内的植物王国——西双版纳,这个地方可是堪称国内生物多样性之最的地方。作为国内国内上热区面积最大的区域,当地更是拥有面积最大的热带雨林,生物多样性也是冠绝全国,全国四分之一的动物和六分之一的植物都成长在这里,当地光是热带植物就有5000多种,可以说是研究植物的最好地区之一。

西双版纳可以形成如此独特的生物多样性,也和当地的独特的气候地理环境有关。一方面和很多热带区域一样,西双版纳呈现了典型的热带雨季旱季的两季气候风格,在雨季的时候,当地有着丰沛的降水量,而在旱季的时候,西双版纳因为地形与所受的气候影响,拥有较多的旱季雾。譬如下图是西双版纳雾日的统计【1】:

大家可以看到,在旱季的十月到次年4月之间,西双版纳的雾日比率是相当高的,特别是勐腊,就算在4月份也有三分之一雾天。这种高雾的环境,也为西双版纳提供了额外的水分和化学组分输入,使得西双版纳在旱季依旧可以保持较高的湿度,因此使得当地的植物可以更好的成长。

当然,湿度高,既有益于植物的成长,也同时意味着,植物的天敌——微生物同样也是很适合。毕竟对于微生物来讲,湿度可是很重要的原因。

譬如同样是热带区域,研究职员对海南和西双版纳的土壤微生物多样性进行了比较,结果发现西双版纳区域的土壤微生物多样性要明显高【2】。

这样来看,西双版纳的植物多样性高,同时也会面临着愈加复杂多样的微生物,所以当地的植物在应付微生物方面,肯定有更强的能力。

02,那植物怎么样应付微生物呢?

那植物怎么样应付微生物呢?

第一,植物会拥有天然的物理抗病性,这一点和大家人类的先天免疫类似,大家人类拥有皮肤等先天的屏障,植物自然也是这样,拥有树皮等天然防护。当然,不止这样,不少植物还进步出了一系列天然防护层,譬如角质层、蜡质层、木栓层等结构,这类都是可以非常不错的抵抗微生物的入侵,做到第一道防护线。

第二,植物还拥有天然抑菌成分,这类成分是植物抗菌的重要。

虽然植物表皮可以抵抗不少微生物入侵,但一旦微生物入侵到植物体内,那样就需要其他的抗菌方法了,而对于植物来讲,主如果依赖各种抗菌素,这是植物自己分泌的抗菌成分,类型有不少,譬如不少植物是有独特气味的,容易见到的就是芳香味植物,这种植物可以提取出芳香油性液体,就是植物的广谱抗菌成分,就是如此在一种植物提取单萜类成分,广泛分布在多种植物种,而这种成分的抑菌特质已经被充分的研究【3】。

如上图所示,是不同剂量的松油烯-4-醇对于荧光假单胞菌的抑制成效,在微量的状况下即可以发挥抑菌成效,其2uL/mL的剂量抑菌成效等于50ug/mL容易见到抑菌抗生素卡那霉素的抑菌成效(阳性对照)。换句话说,松油烯在更低浓度下就有更为卓越的抗菌成效。

而对于松油烯-4-醇的抑菌机制也有不少的研究,松油烯-4-醇可以有效破坏菌体的细胞壁,让细胞膜暴露出来,同时进一步改变细胞膜的通透性,使得胞内离子外协,从而达成杀菌成效。

再譬如,还有一类植物分泌的蛋白类成分:溶菌酶。这是一类糖苷水解酶,和抑菌素不同,是一种生物活性蛋白酶,可以专门用途于微生物的细胞壁,从而可以广泛的发挥对病菌的抵抗用途,起到杀菌成效。

事实上,植物抗菌的能力很强大,这是它们可以在自然界赖以存活的基本保障。

03,这类天然抑菌成分对人类有什么用?

既然植物抗菌能力很强大,那样能否从植物中获得对抗微生物的成分来服务人类?事实上,人类已经广泛从植物中获得多种抗菌成分,譬如当今世界上广泛栽培种植的互叶白千层就是如此一个经典案例。

互叶白千层是桃金娘科白千层属乔木,原产于澳洲,当地的土著居民在受伤后会用浸泡后的互叶白千层叶子来敷伤口,从而达到促进痊愈的成效。在二战期间,澳洲的士兵急救箱里也会装上一份提取自互叶白千层的茶树油来应付外伤。

因为互叶白千层茶树精油的抗菌成效广为流传,于是学者们就开始对其进行科学性的研究。譬如早在1923年,澳大利亚科学家C.R.Penfold博士初次研究了茶树精油的杀菌成效,发现茶树精油的确可以明显杀死细菌,其杀菌能力似苯酚的13倍,这一点佐证了当地传统的认知【4】。

进一步的研究发现其核心成分正是松油烯-4-醇,而这也是大家前文提到的具备明显抗菌成效的植物抑菌成分。

因为茶树精油较好的抗菌成效,随后富含松油烯-4-醇的高商品种被广泛种植并进一步引种到全球各地,从美国、东南亚到国内都开始种植这种出色的抗菌植物。

现在,互叶白千层提取的精油已经在多个范围广泛用。譬如在生物医药方面,互叶白千层精油拥有出色的抗菌能力,其核心成分松油烯-4-醇已经被多项研究证实了抗菌成效并且揭示了其抗菌机制,因此在2001年成功列入了欧洲药典,并且被美国FDA批准其为非处方药。

现在,对于松油烯-4-醇的研究已经不仅仅是在抗菌范围,甚至拓展到其他疾病范围,为不少疾病的治疗提供了新的选择。

当然,作为一种出色的抗菌成分,不止是药物,在平时中也有这广泛的作用,典型的就是生活除菌,譬如大家的衣物清洗。

估计你也注意到过,阴雨天晾晒衣服总容易出现各种味道,其背后就是无处不在的微生物以大家的衣服作为食物,借着潮湿的天气很多繁殖从而分泌出各种气味物质。

既然大家提到植物拥有很多样化的抗菌物质,那样,从植物中获得这类抗菌成分,岂不是就能帮助大家除菌了呢?答案是一定的。现在已经应用于实践中了。

而植物抑菌成分还有一重优势,那就是:没刺激,敏锐肌也可以用。生物体系的一个典型风格就是平衡,它们会自我调节自己的各种功能,譬如不可能为了抗菌而过度的分泌这类免疫物质而影响自己的其他功能,结果就是在抗菌和成长、繁殖等很多功能之间平衡,于是大家可以看到植物可以在抑菌的同时保持正常的功能,而这对于大家来讲可就有大作用与功效了,大家的衣物不少是来自植物纤维,因此可以更好的适应植物的抑菌优势:抑菌的同时不过度伤害植物纤维,这就是植物除菌的天然优势。

这类年来,大家一直在保护生物多样性的路上努力着,其实本质上,保护生物多样性也是保护大家自己。就像互叶白千层这种植物,大家从中发现了植物除菌的神奇力量,可以帮助大家抵御疾病、改变生活,达成更健康、安心的生活方法。

[1]彭海英,史正涛,童绍玉.西双版纳区域雾的气候学特点及其影响原因[J].地理研究,2020,39(08):1907-1919.

[2]杜昊楠,魏亚情,全飞等.西双版纳与海南橡胶林根际细菌群落组成与多样性研究[J].西部林业科学,2022,51(01):77-83.DOI:10.16473/j.cnki.xblykx1972.2022.01.012.

[3]耿一鸣,李婷婷,励建荣等.松油烯-4-醇对荧光假单胞菌抑菌能力及用途机理[J].食品科学,2022,43(01):30-36.

[4]吴克刚.精油植物互叶白千层[J].生命世界,2021(09):28-29.

Tags:抗体

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