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06-17
不停地打喷嚏、咀嚼、摩擦、打滚、喵喵式吠叫、紧握前爪、追逐想象中的老鼠、呆呆地坐着“瞪眼”……这些都是猫“吃”猫薄荷(荆芥、猫薄荷)后可能出现的反应。
猫薄荷之所以吸引猫,就在于一种成分——荆芥内酯。
近日,来自英国约克大学、美国普渡大学、佛罗里达大学、密歇根州立大学、德国马克斯-普朗克化学生态研究所的一组研究人员发现了荆芥内酯的前世今生。
2019年5月13日,该团队题为《猫薄荷中猫引诱剂荆芥内酯的进化起源》的论文在线发表于《科学进展》(Science Advances)。
猫薄荷如何吸引猫?猫薄荷有着悠久的历史。
早在 2007 年,瑞典卡尔·冯·林奈 (Carl von Linné) 在《植物物种》一书中首次对其进行了命名。
其实,猫薄荷还有很多名称,如樟草、清凉薄荷、巴可、薄荷、胡椒薄荷、八角、荆芥、猫薄荷等,是荆芥属、唇形科植物。
。
从名字就可以看出,猫薄荷对猫有独特的吸引力。
其实不光是猫,老虎、豹子、美洲虎(美洲虎)、猎豹、猞猁等猫科动物基本上都会受到这种植物的影响而产生幻觉。
据了解,猫薄荷对于防止猫咪孤独抑郁、缓解猫咪压力确实有一定的积极作用。
因此,目前市场上有很多填充猫薄荷的猫玩具。
吃猫薄荷还可以帮助猫吐出积聚在胃里的难消化的毛球,但猫薄荷的真正目的是驱虫。
猫薄荷中,一种名为荆芥内酯的挥发性代谢物,看起来像白色粉末晶体,是引起猫科动物兴奋的主要成分。
雷锋网注意到,猫薄荷影响猫的过程大致如下:在猫的嗅觉上皮细胞中,荆芥内酯与一种或多种嗅觉受体结合,因此大脑中的杏仁核被激活并转化为行为信号。
,信号还通过下丘脑和垂体调节猫的神经内分泌反应。
下图是荆芥属中发现的挥发性荆芥内酯立体异构体。
这种化学物质荆芥内酯于 2001 年首次通过水蒸气蒸馏法分离出来,是由猫薄荷产生的挥发性环烯醚萜类化合物。
猫薄荷的“前世今生” 值得注意的是,根据《国际植物命名法》,绿色植物(包括真菌)共包括12大类(阶段)。
这些包括科和属,属属于科,科包含一个或多个属。
雷锋网了解到,荆芥科包括许多常见的植物,如罗勒、迷迭香、薄荷等。
如下图所示,研究人员发现环烯醚萜类化合物存在于许多唇形科植物中,但在荆芥亚科(荆芥亚科)植物的进化过程中一度消失,但后来又重新出现。
主要以挥发性荆芥内酯的形式出现。
但荆芥属有一个例外,那就是猫薄荷——也就是说,猫薄荷一直产生荆芥内酯,而它的一些“近亲”却经历了荆芥内酯的消失和重新出现。
基于这一发现,研究团队利用比较基因组学、祖先序列重建和系统发育分析等方法,探索荆芥属环烯醚萜类化合物的生物合成。
具体来说,研究人员对两种猫薄荷和牛膝草(Hyssopus officinalis)的基因进行了测序,这两种植物不能产生任何环烯醚萜类化合物,包括荆芥内酯。
最终,这项研究发现了导致荆芥内酯生物合成和代谢基因簇形成的事件顺序发生的证据(10,000-10,000年前环烯醚萜类化合物的消失),并揭示了荆芥内酯谱系中事件的顺序。
环烯醚萜类化合物的损失-旋转机制。
研究人员发现,大约一万年前,荆芥属的祖先开始进化出两种酶:ISY 和 NEPS。
这两种负责产生荆芥内酯分子的酶只在猫薄荷中发现,在任何“近亲”中都没有发现。
它们都不存在于植物中。
正如该论文的第一作者、约克大学的本杰明·利奇曼(Benjamin Lichman)所说:“我们发现了一组不寻常的酶,可以产生荆芥内酯分子。
这些酶仅在猫薄荷中具有独特的进化机制。
当我们第一次看到猫薄荷基因组序列时,我们意识到,我们假设在荆芥内酯形成中发挥作用的重要基因在基因组中是相邻的。

值得注意的是,荆芥属已成为研究一类主要防御化合物的损失演化的重要模型。
德国马克斯·普朗克化学生态学研究所天然产物生物合成系主任莎拉·奥康纳(Sarah O'Connor)对酶和基因组进化在植物化学多样性的起源、消失和再现中的相互作用的见解提供了见解。
说:这为研究植物多样性的进化提供了一个很好的例子,我们现在正在尝试人为地改变荆芥植物的化学成分。
这将有助于我们了解是否对所有植物进化途径以及荆芥内酯的生态功能有完整的了解。
反过来,这可以帮助我们揭示驱动这一过程的生物选择压力。
此外,我们正在寻找其他能产生不寻常环烯醚萜类化合物的荆芥物种。
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