4S1bw7Xsg6o tech.huanqiu.comarticle捕蝇草叶瓣“一触即合”是如何做到的/e3pmh164r/e3pmh16qj科技日报记者 张佳欣提到捕蝇草,很多人脑海中都会浮现这样一个画面:两片带“牙齿”的绿色叶瓣猛然闭合,把猎物牢牢困住。它能捕捉昆虫,甚至还能分辨猎物和落叶。然而,它标志性的捕蝇夹是如何闭合的?长期以来一直是个谜。就连进化论的奠基人查尔斯·达尔文,也曾对这种奇特的食肉植物困惑不已。他曾这样描述捕蝇草:“一种植物,在受到适当刺激时,会分泌一种含有酸和酶的液体,与动物的消化液非常接近。”达尔文显然被这种植物“像动物一样捕食”的能力深深吸引,但他终究没能解开其中的奥秘。 捕蝇草没有肌肉,却能在零点几秒内关闭叶瓣,把昆虫关进“绿色牢笼”。以往科学界有两种假说试图解释这一现象:一种认为是水迅速注入外部细胞,使其膨胀,就像用力把门推上;另一种则认为,细胞壁平时像压紧的弹簧,一旦松弛,储存的弹性能量瞬间释放,带动叶瓣合拢。这两种假说争论多年,却一直没有定论。就在近日,法国艾克斯马赛大学科学家团队在《科学》杂志上发表了一项研究,终于揭开了这个谜底。原来,捕蝇草的“爆发式闭合”,靠的不是水压,而是外细胞壁的“瞬时软化”。为了弄清楚真相,科学家对捕蝇草的闭合过程进行了精细观测。他们重点追踪了两个关键变量,即水在细胞间的流动速度和细胞壁的硬度变化。结果首先排除了“水推动闭合”的可能性。检测显示,水分在组织和细胞之间的移动需要30—60秒,而捕蝇草完成闭合只需不到1秒,根本不可能成为驱动力。排除了水流动假说后,科学家把目光转向了另一种可能。他们注意到,捕蝇草叶瓣在被触发后,表面会变得更不平整、更皱巴巴。这种变化只有在细胞壁硬度下降时才会发生。为了验证这一点,科学家使用了极其精密的微型探针,直接检测叶瓣外表皮细胞内部的机械力变化。结果发现,在触毛被触发后的短短一秒钟内,外表皮细胞壁的硬度显著下降。这就像一根原本被压紧的弹簧突然被松开,储存其中的弹性势能在瞬间释放出来,强大的力量驱动叶瓣迅速合拢。科学家指出,这是目前已知植物中细胞壁力学性能变化最快的。捕蝇草的这套软化释放弹性势能的机制,在植物界非常罕见。大多数食虫植物,比如茅膏菜或猪笼草,采用的都是更缓慢、更多依赖水分迁移的捕捉方式。捕蝇草并不是世界上最大的植物,也不是唯一会吃虫的植物,但它用叶瓣表演的这一招“捕虫闪击”,展现了植物演化中极为精巧的力学智慧。理解这一过程,不仅加深了人们对植物快速运动原理的认识,也为软体机器人与柔性材料设计提供了新的启发。至于这种“瞬时软化”背后更深层的分子机制,仍有待科学家进一步探索。1781743921434责编:窦鹏科技日报17817439214341[]//img.huanqiucdn.cn/dp/api/files/imageDir/bb1a58d59f0de52179a2a24e33bec1c8.jpg{"email":"doupeng@huanqiu.com","name":"窦鹏"}
科技日报记者 张佳欣提到捕蝇草,很多人脑海中都会浮现这样一个画面:两片带“牙齿”的绿色叶瓣猛然闭合,把猎物牢牢困住。它能捕捉昆虫,甚至还能分辨猎物和落叶。然而,它标志性的捕蝇夹是如何闭合的?长期以来一直是个谜。就连进化论的奠基人查尔斯·达尔文,也曾对这种奇特的食肉植物困惑不已。他曾这样描述捕蝇草:“一种植物,在受到适当刺激时,会分泌一种含有酸和酶的液体,与动物的消化液非常接近。”达尔文显然被这种植物“像动物一样捕食”的能力深深吸引,但他终究没能解开其中的奥秘。 捕蝇草没有肌肉,却能在零点几秒内关闭叶瓣,把昆虫关进“绿色牢笼”。以往科学界有两种假说试图解释这一现象:一种认为是水迅速注入外部细胞,使其膨胀,就像用力把门推上;另一种则认为,细胞壁平时像压紧的弹簧,一旦松弛,储存的弹性能量瞬间释放,带动叶瓣合拢。这两种假说争论多年,却一直没有定论。就在近日,法国艾克斯马赛大学科学家团队在《科学》杂志上发表了一项研究,终于揭开了这个谜底。原来,捕蝇草的“爆发式闭合”,靠的不是水压,而是外细胞壁的“瞬时软化”。为了弄清楚真相,科学家对捕蝇草的闭合过程进行了精细观测。他们重点追踪了两个关键变量,即水在细胞间的流动速度和细胞壁的硬度变化。结果首先排除了“水推动闭合”的可能性。检测显示,水分在组织和细胞之间的移动需要30—60秒,而捕蝇草完成闭合只需不到1秒,根本不可能成为驱动力。排除了水流动假说后,科学家把目光转向了另一种可能。他们注意到,捕蝇草叶瓣在被触发后,表面会变得更不平整、更皱巴巴。这种变化只有在细胞壁硬度下降时才会发生。为了验证这一点,科学家使用了极其精密的微型探针,直接检测叶瓣外表皮细胞内部的机械力变化。结果发现,在触毛被触发后的短短一秒钟内,外表皮细胞壁的硬度显著下降。这就像一根原本被压紧的弹簧突然被松开,储存其中的弹性势能在瞬间释放出来,强大的力量驱动叶瓣迅速合拢。科学家指出,这是目前已知植物中细胞壁力学性能变化最快的。捕蝇草的这套软化释放弹性势能的机制,在植物界非常罕见。大多数食虫植物,比如茅膏菜或猪笼草,采用的都是更缓慢、更多依赖水分迁移的捕捉方式。捕蝇草并不是世界上最大的植物,也不是唯一会吃虫的植物,但它用叶瓣表演的这一招“捕虫闪击”,展现了植物演化中极为精巧的力学智慧。理解这一过程,不仅加深了人们对植物快速运动原理的认识,也为软体机器人与柔性材料设计提供了新的启发。至于这种“瞬时软化”背后更深层的分子机制,仍有待科学家进一步探索。