趣味化學-植物的化學武器

趣味化學-植物的化學武器

在一般人眼中,植物看似是自然界中最柔弱的物種,沒有任何反抗能力,只能逆來順受地接受動物的摧殘。殊不知,許多植物在多年的殘酷鬥爭中逐漸練就了一身的本領。比如仙人掌,它全身帶刺就是一種對自己的保護。許多沒有荊棘防身的植物,它們在上億年的生存競爭中也擁有著秘密的化學武器,形成了自己獨特的化學防禦體系。當它們受到傷害時,所顯示出的“化學武器”製造大師的精彩技藝,真是令人歎服!

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為什麼我們稱植物的這些“武器”為“化學武器”呢?

化學揭秘

植物由於缺少運動器官、感覺器官,缺少用來協調全身的神經系統,因此,在面對捕食者的侵害時,它們只能利用身體中所含有的一些化學物質來驅趕天敵,讓來犯者受到“懲罰”,這就是植物們的化學武器。

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為了便於介紹植物的化學武器,我們把植物的化學武器分為異味型武器、刺激型武器和毒性型武器。具有這幾類“化學武器”的植物大師們就能夠“八仙過海,各顯神通”,保護自己不受傷害。下面,我們分別給大家介紹這幾種型別的“化學武器”。

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1.異味型化學武器

我們常常用“芳草香花”來讚美自然界的花草樹木。其實,在植物的世界裡,臭花、臭草也還是不少的。由於它們發散的臭味、怪味實在難聞,讓動物們難以靠近,因而使這些植物們能夠在自然界中生存。植物類書籍上用“臭”字命名的植物有很多。例如:臭薺、臭百合(學名:普通疆南星)、臭薺、臭牡丹、臭根草(學名:魚腥草)……有些植物雖沒用臭字命名,但包含著臭的意思。例如:雞矢(屎)藤、馬尿花(學名:水鱉)……從它們的名字上不難看出,它們都是用各自獨特的氣味來保護自己的植物。

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臭牡丹,為馬鞭草科大青屬植物。嫩枝稍有柔毛,枝內白色中髓堅實。葉呈寬卵形或卵形,有強烈臭味,長10~20cm,寬5~15cm,邊緣有鋸齒。聚傘花序緊密,頂生,花冠為淡紅色或紅色、紫色,有臭味。核果呈倒卵形或卵形,直徑0。8~1。2cm,成熟後為藍紫色。

分佈於越南、印度、馬來西亞以及中國的安徽、江西、湖南、華北、西南、西北、江蘇、浙江、廣西、湖北等地,生長於海拔100~2600m的地區,常生長在溝谷、林緣、山坡、路旁以及灌叢潤溼處。

臭牡丹看上去很漂亮,為什麼卻有一個不好聽的名字呢?原來這種植物會發出一種臭味,即使10m之外都能聞到。其原因是由於它的體內含有兩種難聞的、具有揮發性的化學物質。這兩種化學物質分別是呋喃甲醛和丙酮。呋喃甲醛是一種具有杏仁氣味的物質,丙酮具有辛辣味,讓動物們聞到後感到不愉快,因而也就不接近它了。

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此外,還有我們非常熟悉的魚腥草。由於它含有揮發性的、有特異臭氣的癸醯乙醛和月桂醛,因而接觸後氣味久久不能夠散去,這也是動物們不願意接近它的原因。

這一類具有異味型化學武器的植物,由於它們具有奇特的氣味或臭味,使得想要吞噬它的動物們敬而遠之。

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2.刺激型化學武器

所謂的刺激型武器,就是植物本身能夠產生具有強烈刺激性的物質。當然,這種刺激性物質也是千變萬化的。有的植物本身無毒又無異味,它們是如何防身的呢?原來,它們另闢蹊徑,在體內產生多種刺激性的物質,導致動物吃了之後感覺難受,以後就對這種植物再也提不起興趣了。這類植物的典型代表就是胡椒、白芥、辣椒等。這裡我們以白芥為例來揭秘為什麼它會有這樣的刺激性物質。

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白芥的種子中含有芥子油,其主要成分為異硫氰酸烯丙酯,具刺鼻辛辣味及刺激作用。動物在體驗過它的辛辣之後,再也不敢侵害這種植物了。

除此之外,辣椒是大家最有體驗的,你若不能吃辣椒,一旦咬上一口,其辛辣味就能刺激舌頭,使大腦產生灼熱疼痛的辛辣感覺,非常難受。這是由於辣椒中含有一種稱為辣椒素的物質,辣椒素由14種辣椒鹼類化合物組成,其中主要有辣椒鹼(化學名稱為8-甲基-N-香草基-6-壬烯醯胺)、二氫辣椒鹼(化學名稱為8-甲基- N -香草基壬醯胺)等。

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3.毒性型武器植物

說起具有這類化學武器的植物,可是大有玄機的。例如,自古以來,就有以毒著稱於世的“四大天王”——雷公藤、鉤吻、烏頭、藜蘆。這四種植物或許你聽著挺陌生的,但是要是換一種說法你可能就聽說過。鉤吻就是所謂的斷腸草,傳說當年神農就是誤食鉤吻斷腸而死。而烏頭自古以來就是後宮嬪妃們用來毒殺對手的暗器。

究竟是什麼讓植物們有如此威力呢?我們來探其究竟吧!

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生物鹼是來源於生物界的一類含氮有機化合物。大多有較複雜的環狀結構,氮原子結合在環內;多呈鹼性,可與酸反應生成鹽;多具有顯著的生理活性。

生物鹼主要分佈於植物界,絕大多數存在於高等植物的雙子葉植物中,已知存在於50多個科的120多個屬中。

在植物體內,少數鹼性極弱的生物鹼以遊離態存在,如醯胺類生物鹼。有一定鹼性的生物鹼多以有機酸鹽形式存在;少數以無機酸鹽形式存在,如鹽酸小檗鹼、硫酸嗎啡等。其他存在形式尚有N-氧化物、生物鹼苷等。

生物鹼多具有顯著而特殊的生物活性,有很好的藥用價值。不同的植物中所含的生物鹼有不同的作用,如鎮痛作用、解痙作用、抗菌消炎作用、降血壓作用、止咳平喘作用、抗瘧作用、抗心律失常作用、不同程度的抗癌作用等。

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首先,我們來說說第一“門派”——含有生物鹼的植物。

含有這類毒素的代表物——川烏、草烏、附子等,都是具有中藥作用的植物。由於其中含有生物鹼——烏頭鹼,能麻痺感覺神經和中樞神經,興奮心臟,迷走神經,直接毒害心肌細胞,損害心肌,從而致人死亡。成人服用烏頭鹼結晶0。2mg就會中毒,服用3~5 mg就可致死。因而,一般的動物只要誤食後都有可能發生中毒現象,甚至死亡。另外,還有像鉤吻、雷公藤這些植物,在不同的地區都被稱為“斷腸草”,這足以證明它的毒性了。這兩種植物體內都含有生物鹼,分別為雷公藤鹼和葫蔓藤鹼。兩種生物鹼都是有毒的物質,特別是鉤吻,含有劇毒。若不小心吃了就會出現腹痛、抽筋、眩暈、言語含糊不清、呼吸衰竭、昏迷等症狀。

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正是由於這些劇毒生物鹼的威力巨大,所以在歷史上它們“扮演”了許多冷血殺手的角色。古希臘著名哲學家蘇格拉底、羅馬皇帝提魯斯都是死在了生物鹼的“魔爪”之下。但是,奇怪的是,據《本草綱目》中記載:“斷腸草人誤食其葉者致死,而羊食其則大肥”。就說明羊吃了“斷腸草”後不但無毒,而且還有令其毛澤光潤、增肥和防瘟之效。我們在這裡假設:可能羊血中含有對抗或中和鉤吻毒的化學物質,這一假設尚需進一步研究。因此,在民間一旦發現“斷腸草”中毒的情況,由於時間緊迫,在就醫前常常會先給誤服者灌一些鵝血、鴨血、羊血等,然後再送醫院。

現在我們再來說說第二“門派”——含有苷類的植物。

除了含生物鹼的植物之外,還有一些植物含有劇毒的化學武器——氰苷、強心苷、萜皂苷等。

氰苷廣泛分佈於植物界,在苦杏仁、枇杷仁、木薯根以及其他一些薔薇科植物的種子、葉與樹皮中常有大量氰苷存在。在忍冬科、豆科、亞麻科等植物中也有分佈。氰苷在水中溶解度較大,不穩定,易被同存於植物體中的酶水解。苷元水解後可產生有毒的氫氰酸(HCN)。氰離子(CN-)若與含鐵的細胞色素氧化酶結合,就會妨礙正常呼吸,導致組織缺氧,機體陷入窒息狀態。氫氰酸還能作用於呼吸中樞和血管運動中樞,使其麻痺,最後導致死亡。若動物取食了含有氰苷的植物後,在植物中酶的催化作用下就會產生HCN,這樣呼吸就被抑制,而導致死亡。

其他劇毒的苷類,如“見血封喉”,其樹皮、枝條及乳汁中均含有強心苷。其乳汁若誤入眼中,會引起雙目失明;進入動物體內會引起中毒,使血管封閉、血液凝固,在20~30min內死亡,因此得名“見血封喉”。傳說,當年雍正皇帝害怕有人用“見血封喉”的汁液來毒殺自己,下令在全國範圍內砍盡這種樹,足可見皇帝對於這類劇毒物的恐懼。

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強心苷是存在於自然界的一類對心肌有顯著興奮作用的苷類。含強心苷的中草藥有洋地黃、毛花洋地黃、毒毛旋花子、萬年青、夾竹桃等。以玄參科、夾竹桃科、蘿摩科、百合科、十字花科、桑科等植物中分佈較多。

強心苷能夠刺激延腦嘔吐中樞,引起胃腸道反應;抑制心臟房室傳導組織;促使心肌細胞內K+大量丟失,增加心肌興奮性,提高異位節律點(如房室結)自律性,引起心率失常,甚至室顫;抑制腦細胞對氧的利用;減少腎臟血流量。

天南星體內的萜皂苷等也對動物的口腔、咽喉及面板黏膜有很強的刺激性。動物誤食它後,可出現咽喉燒灼感、口舌麻木、黏膜糜爛、水腫、流涎、張口困難等症狀,嚴重者出現窒息;中樞神經系統也會受到影響,出現頭暈心慌、四肢麻木,甚至出現昏迷、窒息、呼吸停止。

這些有毒的植物真的那麼可怕嗎?事實上,這些植物的武器固然厲害,但是隻要我們能夠正確地認識它們、科學合理地分離和使用它們,它們大多能夠為人類所利用,併為治療許多疾病做出特殊的貢獻。比如雷公藤、烏頭、苦杏仁是中藥中常見的藥物。因此,我們應該善待大自然,這樣,自然也會給我們豐富的饋贈。