這幾年可能是免疫學在大眾認知中最普及的一段時光了,上到九十九下到剛會走的估計都知道疫苗,稍微關注下可能還會知道抗體、免疫細胞、抗生素之類的,人們也熟知了對于病菌可以用消毒液殺死,也可以用戴口罩來防護,當然了,如果實在惹不起,還可以躲啊,避開這些風險地方。

于是,一個有意思的問題來了:植物可不能像我們人類能夠四處走動,也沒有醫院,那面對自然界無處不在的微生物,它們怎么辦?所以,植物有免疫嗎?

答案是肯定的。能夠在自然界生存,植物自然是擁有免疫的,不過,和脊椎動物的免疫不大一樣。那植物的免疫是什么呢?下面來和大家聊聊。

01,植物的免疫是什么樣的?

植物是沒有適應性免疫系統的,而這個也是我們常說的免疫。但是植物還是擁有特定的免疫并且建立免疫記憶,而這些免疫可以總結為植物的避病性、抗病性以及耐病性三方面。

怎么?是不是有點難理解?咱就舉個典型的案例,我國的植物王國——西雙版納,這個地方可是堪稱我國生物多樣性之最的地方。作為我國大陸上熱區面積最大的地區,當地更是擁有面積最大的熱帶雨林,生物多樣性也是冠絕全國,全國四分之一的動物和六分之一的植物都生長在這里,當地光是熱帶植物就有5000多種,可以說是研究植物的最佳區域之一。

西雙版納能夠形成這樣獨特的生物多樣性,也和當地的獨特的氣候地理環境有關。一方面和許多熱帶地區一樣,西雙版納呈現了典型的熱帶雨季旱季的兩季氣候風格,在雨季的時候,當地有著豐沛的降水量,而在旱季的時候,西雙版納由于地形以及所受的氣候影響,擁有較多的旱季霧。比如下圖是西雙版納霧日的統計【1】:

我們可以看到,在旱季的10月到次年4月之間,西雙版納的霧日比例是相當高的,尤其是勐臘,哪怕在4月份也有三分之一霧天。這種高霧的環境,也為西雙版納提供了額外的水分和化學組分輸入,使得西雙版納在旱季依然能夠維持較高的濕度,因此使得當地的植物能夠更好的生長。

當然,濕度高,既有利于植物的生長,也同時意味著,植物的天敵——微生物同樣也是非常適宜。畢竟對于微生物來說,濕度可是非常關鍵的因素。

比如同樣是熱帶地區,研究人員對海南和西雙版納的土壤微生物多樣性進行了比較,結果發現西雙版納地區的土壤微生物多樣性要明顯高【2】。

由此可見,西雙版納的植物多樣性高,同時也會面臨著更加復雜多樣的微生物,所以當地的植物在應對微生物方面,一定有更強的能力。

02,那植物如何應對微生物呢?

那植物如何應對微生物呢?

首先,植物會擁有天然的物理抗病性,這一點和我們人類的先天免疫類似,我們人類擁有皮膚等先天的屏障,植物自然也是如此,擁有樹皮等天然防護。當然,不止如此,不少植物還發展出了一系列天然防護層,比如角質層、蠟質層、木栓層等結構,這些都是可以很好的抵抗微生物的入侵,做到第一道防護線。

其次,植物還擁有天然抑菌成分,這些成分是植物抗菌的關鍵。

雖然植物表皮可以抵抗不少微生物入侵,但是一旦微生物入侵到植物體內,那么就需要其他的抗菌方式了,而對于植物來說,主要是依靠各種抗菌素,這是植物自身分泌的抗菌成分,種類有很多,比如很多植物是有獨特氣味的,常見的就是芳香味植物,這類植物可以提取出芳香油性液體,就是植物的廣譜抗菌成分,就是這樣在一種植物提取單萜類成分,廣泛分布在多種植物種,而這種成分的抑菌特性已經被充分的研究【3】。

如上圖所示,是不同劑量的松油烯-4-醇對于熒光假單胞菌的抑制效果,在微量的情況下即可以發揮抑菌效果,其2uL/mL的劑量抑菌效果相當于50ug/mL常見抑菌抗生素卡那霉素的抑菌效果(陽性對照)。換句話說,松油烯在更低濃度下就有更為卓越的抗菌效果。

而對于松油烯-4-醇的抑菌機制也有不少的研究,松油烯-4-醇能夠有效破壞菌體的細胞壁,讓細胞膜暴露出來,同時進一步改變細胞膜的通透性,使得胞內離子外協,從而實現殺菌效果。

再比如,還有一類植物分泌的蛋白類成分:溶菌酶。這是一類糖苷水解酶,和抑菌素不一樣,是一種生物活性蛋白酶,能夠專門作用于微生物的細胞壁,從而可以廣泛的發揮對病菌的抵抗作用,起到殺菌效果。

事實上,植物抗菌的能力非常強大,這是它們能夠在自然界賴以生存的基本保障。

03,這些天然抑菌成分對人類有用嗎?

既然植物抗菌能力非常強大,那么是否可以從植物中獲取對抗微生物的成分來服務人類?事實上,人類已經廣泛從植物中獲取多種抗菌成分,比如當今世界上廣泛栽培種植的互葉白千層就是這樣一個經典案例。

互葉白千層是桃金娘科白千層屬喬木,原產于澳洲,當地的土著居民在受傷后會用浸泡后的互葉白千層葉子來敷傷口,從而達到促進痊愈的效果。在二戰期間,澳洲的士兵急救箱里也會裝上一份提取自互葉白千層的茶樹油來應對外傷。

由于互葉白千層茶樹精油的抗菌效果廣為流傳,于是學者們就開始對其進行科學性的研究。比如早在1923年,澳大利亞科學家C.R.Penfold博士首次研究了茶樹精油的殺菌效果,發現茶樹精油的確能夠明顯殺死細菌,其殺菌能力似苯酚的13倍,這一點佐證了當地傳統的認知【4】。

進一步的研究發現其核心成分正是松油烯-4-醇,而這也是我們前文提到的具有明顯抗菌效果的植物抑菌成分。

由于茶樹精油較好的抗菌效果,隨后富含松油烯-4-醇的高產品種被廣泛種植并進一步引種到全球各地,從美國、東南亞到我國都開始種植這種優秀的抗菌植物。

如今,互葉白千層提取的精油已經在多個領域廣泛使用。比如在生物醫藥方面,互葉白千層精油擁有優秀的抗菌能力,其核心成分松油烯-4-醇已經被多項研究證實了抗菌效果并且揭示了其抗菌機制,因此在2001年成功列入了歐洲藥典,并且被美國FDA批準其為非處方藥。

目前,對于松油烯-4-醇的研究已經不只是在抗菌領域,甚至拓展到其他疾病領域,為不少疾病的治療提供了新的選擇。

當然,作為一種優秀的抗菌成分,不僅僅是藥物,在日常中也有這廣泛的用途,典型的就是生活除菌,比如我們的衣物清潔。

估計你也留意到過,陰雨天晾曬衣服總容易出現各種味道,其背后就在于無處不在的微生物以我們的衣服作為食物,借著潮濕的天氣大量繁殖從而分泌出各種氣味物質。

既然我們提到植物擁有非常多樣化的抗菌物質,那么,從植物中獲取這些抗菌成分,豈不是就可以幫助我們除菌了呢?答案是肯定的。目前已經應用于實踐中了。

而植物抑菌成分還有一重優勢,那就是:沒有刺激,敏感肌也可以使用。生物體系的一個典型風格就是平衡,它們會自我調節自身的各種功能,比如不可能為了抗菌而過度的分泌這些免疫物質而影響自身的其他功能,結果就是在抗菌和生長、繁殖等諸多功能之間平衡,于是我們可以看到植物能夠在抑菌的同時維持正常的功能,而這對于我們來說可就有大用途了,我們的衣物不少是來自植物纖維,因此能夠更好的適應植物的抑菌優勢:抑菌的同時不過度傷害植物纖維,這就是植物除菌的天然優勢。

這些年來,我們一直在保護生物多樣性的路上努力著,其實本質上,保護生物多樣性也是保護我們自己。就像互葉白千層這種植物,我們從中發現了植物除菌的神奇力量,能夠幫助我們抵御疾病、改善生活,實現更健康、安心的生活方式。

[1]彭海英,史正濤,童紹玉.西雙版納地區霧的氣候學特征及其影響因素[J].地理研究,2020,39(08):1907-1919.

[2]杜昊楠,魏亞情,全飛等.西雙版納與海南橡膠林根際細菌群落組成與多樣性研究[J].西部林業科學,2022,51(01):77-83.DOI:10.16473/j.cnki.xblykx1972.2022.01.012.

[3]耿一鳴,李婷婷,勵建榮等.松油烯-4-醇對熒光假單胞菌抑菌能力及作用機理[J].食品科學,2022,43(01):30-36.

[4]吳克剛.精油植物互葉白千層[J].生命世界,2021(09):28-29.

來源: 李雷