捕蠅草可以數過 2

本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，反映了作者的觀點，不一定反映《大眾科學》的觀點

植物通常被認為不具備超出確定大的閃亮黃色物體和美味根部食物方向的能力的心智體操能力。但現在，得益於來自德國的最新研究，我們現在知道，捕蠅草——肉食性植物，舞臺和銀幕明星——不僅會數數，而且至少可以數到 60。

為什麼？因為這大約是一小時內，一隻掙扎的獵物昆蟲或蜘蛛會觸發其陷阱內部觸發毛的次數，也是科學家透過手動刺激毛髮測試植物的最大刺激次數。

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捕蠅草，Dionaea muscipula，以捕獲和食用昆蟲而聞名，它是幾種具有這種能力的食肉植物之一。正如這項新研究的作者恰如其分地指出，“Dionaea 葉片的尖端已經發育成雙瓣式捕捉器官，配備了許多機械敏感的毛髮和密集的腺體陣列。”

陷阱內部是那些機械敏感的觸發毛。就像印第安納·瓊斯電影中的陷阱一樣，觸控這些看起來無害的植物毛髮會將運動轉化為一種稱為動作電位的電訊號（與我們的神經元用來傳遞資訊的電訊號級聯相同），它告訴植物何時啟動其致命的機械裝置。訊號穿過整個陷阱，到達植物的運動組織和消化腺。

一個訊號是不夠的，但植物會“記住”它。先前的研究已經確定，大約在三十秒內需要兩次觸發才能使陷阱關閉。“兩擊”你就出局了。

科學家想知道的不僅僅是觸發陷阱需要多少次觸發，還要知道多少次觸發被認為足以讓捕蠅草的消化液流動。

這項新的工作由來自德國的科學家團隊完成，發表在 1 月份的《Current Biology》雜誌上，證明在兩次脈衝下，不僅陷阱會關閉，植物激素茉莉酸的分泌也會迅速增加。茉莉酸被植物用來發送許多資訊，但更常見的資訊之一是植物正在觸控某些東西。

在五次毛髮感測器觸發後，植物開始向陷阱中注入昂貴的、富含氮的消化酶（氮在自然界中幾乎總是供應不足）和銨、鉀，尤其是鈉的營養吸收通道。從那時起，昆蟲掙扎並觸控觸發毛的次數越多，它分泌的這種食肉和營養吸收漿液就越多。由於較大的昆蟲可能會觸發更多訊號，因此消化支出會根據膳食的可能大小進行調整。真是陰險。

這是一個由德國科學家制作的精彩影片，總結了以上內容，並提供了一些視覺輔助工具。

植物似乎使用茉莉酸來觸發陷阱的關閉以及消化酶和營養通道的分泌，因為噴灑了某種形式的茉莉酸但未被觸控的植物仍然會關閉並開始分泌酶。相反，即使植物被觸控多達 60 次，在植物上施用茉莉酸抑制劑也會阻止陷阱關閉以及酶和營養轉運蛋白的分泌。

為什麼鈉似乎對植物如此重要的礦物質？

與鉀一起，鈉離子是動物神經元中動作電位訊號級聯的基本成分。肉是人類鈉的常見來源。在餵食昆蟲的陷阱中，科學家發現陷阱本身的鈉濃度確實升高了，但在支撐陷阱的植物組織中卻沒有。但是，鈉離子的湧入似乎並沒有影響動作電位，這意味著植物可能在其動作電位訊號級聯中使用其他離子。

相反，鈉似乎被用作幫助植物調節適當的細胞壓力和滲透平衡的一種方式。鉀通常可以完成這項工作，但捕蠅草生長在貧鉀土壤中。

當然，如果一種綠色植物既能數數又能記住總數，以便明智地消化它們的食物，那隻能意味著一件事。接下來在福克斯電視臺播出：你比捕蠅草聰明嗎？

參考文獻

Böhm, Jennifer, Sönke Scherzer, Elzbieta Krol, Ines Kreuzer, Katharina von Meyer, Christian Lorey, Thomas D. Mueller 等人。“捕蠅草 Dionaea muscipula 數獵物引起的動作電位以誘導鈉吸收。” Current Biology (2016)。