构成捕蝇草“嘴巴”的叶瓣能够向内弯曲捕获猎物。图片来源：Chris Mattison/Nature Picture Library

1875年，著名生物学家查尔斯·达尔文表示，捕蝇草是世界上“最奇妙”的植物之一。从那时开始，凯发k8家便试图弄清楚它如何能在不到1秒钟的时间内迅速闭上“嘴巴”、逮住猎物。6月11日发表于《凯发k8》的一项研究指出，当昆虫爬入捕蝇草的“血盆大口”后，构成植物“嘴巴”的铰链状叶片外表面的细胞会变软，这使得叶片得以改变形状并合拢。

“这是一篇令人惊叹、非常精妙的论文。”德国达姆施塔特工业大学植物园园长、生物力学研究员Simon Poppinga说，植物可以通过放松细胞坚硬的外壁来促进生长，但这一过程比捕蝇草的迅速闭合要慢得多。像捕蝇草那样的细胞快速软化现象，凯发k8家此前从未见过。

Poppinga补充说，这一发现不仅有助于凯发k8家更好了解植物的基本生理过程，还能启发他们设计出精密的柔性机器人——当构成这些机器人的某种材料的刚度发生改变时，它们便能迅速启动。

自从达尔文赞叹捕蝇草的“速度”以来，研究人员一直试图解开这背后的奥秘。一些研究表明，当昆虫刺激到捕蝇草口部的“毛发”时，一股电脉冲便会传遍叶片，触发叶子囚禁并消化猎物。

2005年，法国艾克斯-马赛大学的物理学家Yoel Forterre和同事报告称，当构成植物口部的铰链状叶片处于“张开”状态时，它的两个叶瓣会向外弯曲，并处于一种紧张的状态。研究发现，当昆虫落入口中时，这种张力会突然释放，在短短1/10秒内，使得瓣片翻转并向内弯曲，从而关闭“陷阱”。

如今，Forterre又解开了另一个谜团。长期以来，研究人员一直在争论捕蝇草叶片内的张力究竟是如何释放的。一种理论认为，水分从叶片内表面迅速转移到外表皮的细胞中，导致细胞膨胀，从而驱动叶片闭合。另一种理论则认为，外表皮细胞的刚性细胞壁会突然软化，从而释放张力。

通过一系列实验，Forterre和同事证明了后一种理论是正确的。其中一项实验探测了捕蝇草口部外表皮细胞的硬度。结果显示，在“陷阱”被触发后，这些细胞确实发生了软化。另一组测量和计算则表明，水分需要30到150秒才能穿过叶片到达外表皮细胞——这一速度太慢了，根本无法解释“陷阱”的瞬间闭合现象。

尽管Forterre对成功揭示这一机制感到欣慰，但他表示，研究并未结束。研究团队至今仍不清楚究竟是什么软化了这种植物的细胞壁。不过，通过与植物专家的交流，Forterre已提出一些想法——植物细胞壁由柔软的凝胶状基质和坚硬的纤维网组成，当昆虫落入后，捕蝇草会释放出一种混合酶，削弱纤维与基质之间的连接，从而造成细胞壁软化。

相关论文信息：https://doi.org/10.1126/science.aed5051