四川
近日發表的一項研究似乎解開了植物界一個長期未決的問題：捕蠅草的捕蟲夾究竟是如何啟動閉合的？法國艾克斯-馬賽大學的研究人員對捕蠅草進行了近距離觀察。他們發現，這種植物會先迅速軟化外表皮細胞壁，從而啟動閉合動作。研究團隊表示，這項工作不僅揭示了捕蠅草獨特生活方式的新細節，也可能為機器人研究開辟新的方向。
捕蠅草是世界上最奇特的生物之一。與大多數植物不同，它們能夠對動物迅速作出反應，而且這樣做是為了獲取食物。植物的兩片葉狀裂片，也就是它的捕蟲夾，會在昆蟲觸發內側感應毛后迅速合攏，把倒霉的獵物封在里面，再由植物分泌的消化酶將其分解成富含營養的汁液。值得注意的是，整個過程都不需要肌肉參與。
多年來，科學家已經逐步厘清這一捕食過程背后的復雜生物學機制。例如，2016年的一項研究發現，捕蠅草能夠“計數”裂片受到刺激的次數，從而區分真正的獵物和那些并不能食用的偶然觸碰。去年的另一項研究則找到了分子層面的機制，解釋整株植物如何“知道”自己何時應該閉合捕蟲夾。
不過，閉合動作究竟是如何開始的，科學家此前一直沒有弄清楚。如今，這個問題似乎終于有了答案。由柳正恩領銜的研究團隊指出，過去主要有兩種假說試圖解釋這一過程。其一認為，水分會轉移到裂片外側細胞中，推動捕蟲夾閉合，這有點像有人把門推上。其二認為，這些外側細胞的細胞壁會突然松弛，將此前積蓄的能量向內釋放，這更像是有人松開了一根被壓緊的彈簧。
在這項新研究中，研究人員試圖通過實證方式，尋找捕蠅草裂片開始閉合時究竟出現了哪一種機制的跡象。最終，他們發現，在植物裂片最初閉合階段，水分跨細胞移動的速度太慢，不足以成為這一動作的主要驅動力。相反，他們觀察到一種持續約1秒的快速過程，即“表皮細胞壁軟化，釋放出儲存在捕蟲夾中的彈性能量”。
研究人員寫道，這種細胞層面的技巧似乎代表了“迄今植物中報道過的最快細胞壁力學調節”。他們還表示，這一發現可能啟發新的技術路徑，幫助軟體機器人和其他智能材料在沒有肌肉的情況下實現運動。不過，未來的研究仍需進一步弄清，這種軟化過程在植物體內究竟是通過何種精確的分子機制實現的。
捕蠅草并不是唯一的食蟲植物，至少有一些植物采用的捕捉機制更慢，而且可能完全依賴水分移動。未參與這項研究的植物生物物理學家雅克·迪邁說，如果能夠弄清這些植物彼此之間的差異，最終或許能幫助人們更好理解它們各自曲折的演化路徑。
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