捕蝇草可以数过 2

本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定反映《大众科学》的观点

植物通常被认为不具备超出确定大的闪亮黄色物体和美味根部食物方向的能力的心智体操能力。但现在，得益于来自德国的最新研究，我们现在知道，捕蝇草——肉食性植物，舞台和银幕明星——不仅会数数，而且至少可以数到 60。

为什么？因为这大约是一小时内，一只挣扎的猎物昆虫或蜘蛛会触发其陷阱内部触发毛的次数，也是科学家通过手动刺激毛发测试植物的最大刺激次数。

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捕蝇草，Dionaea muscipula，以捕获和食用昆虫而闻名，它是几种具有这种能力的食肉植物之一。正如这项新研究的作者恰如其分地指出，“Dionaea 叶片的尖端已经发育成双瓣式捕捉器官，配备了许多机械敏感的毛发和密集的腺体阵列。”

陷阱内部是那些机械敏感的触发毛。就像印第安纳·琼斯电影中的陷阱一样，触摸这些看起来无害的植物毛发会将运动转化为一种称为动作电位的电信号（与我们的神经元用来传递信息的电信号级联相同），它告诉植物何时启动其致命的机械装置。信号穿过整个陷阱，到达植物的运动组织和消化腺。

一个信号是不够的，但植物会“记住”它。先前的研究已经确定，大约在三十秒内需要两次触发才能使陷阱关闭。“两击”你就出局了。

科学家想知道的不仅仅是触发陷阱需要多少次触发，还要知道多少次触发被认为足以让捕蝇草的消化液流动。

这项新的工作由来自德国的科学家团队完成，发表在 1 月份的《Current Biology》杂志上，证明在两次脉冲下，不仅陷阱会关闭，植物激素茉莉酸的分泌也会迅速增加。茉莉酸被植物用来发送许多信息，但更常见的信息之一是植物正在触摸某些东西。

在五次毛发传感器触发后，植物开始向陷阱中注入昂贵的、富含氮的消化酶（氮在自然界中几乎总是供应不足）和铵、钾，尤其是钠的营养吸收通道。从那时起，昆虫挣扎并触摸触发毛的次数越多，它分泌的这种食肉和营养吸收浆液就越多。由于较大的昆虫可能会触发更多信号，因此消化支出会根据膳食的可能大小进行调整。真是阴险。

这是一个由德国科学家制作的精彩视频，总结了以上内容，并提供了一些视觉辅助工具。

植物似乎使用茉莉酸来触发陷阱的关闭以及消化酶和营养通道的分泌，因为喷洒了某种形式的茉莉酸但未被触摸的植物仍然会关闭并开始分泌酶。相反，即使植物被触摸多达 60 次，在植物上施用茉莉酸抑制剂也会阻止陷阱关闭以及酶和营养转运蛋白的分泌。

为什么钠似乎对植物如此重要的矿物质？

与钾一起，钠离子是动物神经元中动作电位信号级联的基本成分。肉是人类钠的常见来源。在喂食昆虫的陷阱中，科学家发现陷阱本身的钠浓度确实升高了，但在支撑陷阱的植物组织中却没有。但是，钠离子的涌入似乎并没有影响动作电位，这意味着植物可能在其动作电位信号级联中使用其他离子。

相反，钠似乎被用作帮助植物调节适当的细胞压力和渗透平衡的一种方式。钾通常可以完成这项工作，但捕蝇草生长在贫钾土壤中。

当然，如果一种绿色植物既能数数又能记住总数，以便明智地消化它们的食物，那只能意味着一件事。接下来在福克斯电视台播出：你比捕蝇草聪明吗？

参考文献

Böhm, Jennifer, Sönke Scherzer, Elzbieta Krol, Ines Kreuzer, Katharina von Meyer, Christian Lorey, Thomas D. Mueller 等人。“捕蝇草 Dionaea muscipula 数猎物引起的动作电位以诱导钠吸收。” Current Biology (2016)。