每经编辑｜陈毅    

当地时间2025-11-01,gfyuweutrbhedguifhkstebtj,my牢记永不失联

含(han)羞草(cao)的(de)“羞涩(se)”：一场(chang)跨(kua)越(yue)时空(kong)的(de)触碰(peng)

你(ni)是否(fou)曾(ceng)好(hao)奇，为什么(me)轻轻一(yi)碰，含羞(xiu)草就会(hui)迅(xun)速合拢叶片，仿(fang)佛一(yi)个初次(ci)见面的(de)人(ren)，带(dai)着几分不知所(suo)措的(de)“羞涩(se)”？这种令人(ren)着(zhe)迷(mi)的现(xian)象，长久以(yi)来都激(ji)发(fa)着无数(shu)科学(xue)家的探(tan)索欲。而(er)2023年，含羞草实(shi)验室（MimosoidLab）的科学家们，在(zai)这一古老(lao)谜题的破解之(zhi)路(lu)上，迈出了(le)坚实(shi)而(er)令人(ren)振奋的一步。

他(ta)们不(bu)仅(jin)揭示了含羞草叶(ye)片运(yun)动的精妙机制(zhi)，更重要(yao)的(de)是(shi)，开(kai)辟了(le)一(yi)条探索(suo)植(zhi)物感(gan)应未(wei)知领域的(de)新(xin)路径，为我们(men)理(li)解植(zhi)物的(de)智(zhi)慧打(da)开(kai)了全新(xin)的(de)视角(jiao)。

长久以来(lai)，我们(men)对含羞草的(de)认(ren)知，更(geng)多(duo)停留在其“触(chu)之即(ji)动”的(de)直观表(biao)现。这(zhe)种(zhong)快速的(de)运动，被(bei)认为(wei)是(shi)植物(wu)防(fang)御机(ji)制的(de)一部分(fen)，可以吓退小(xiao)型食草动(dong)物，或(huo)减少(shao)水(shui)分(fen)蒸发。究竟(jing)是什(shen)么在(zai)“指(zhi)挥(hui)”这场迅速(su)的收(shou)拢？含羞草实验(yan)室的(de)研究(jiu)团队，凭借先进(jin)的生(sheng)物(wu)力学分(fen)析技(ji)术和(he)分子(zi)生(sheng)物学手(shou)段，将(jiang)目光聚焦(jiao)在了(le)叶片(pian)基部的“叶(ye)枕”（pulvinus）上。

这(zhe)个(ge)看(kan)似(shi)不起(qi)眼(yan)的(de)结构(gou)，实则是含羞草(cao)实现(xian)快(kuai)速(su)运动(dong)的“发(fa)动机”。

叶枕(zhen)由一种特殊的(de)薄壁(bi)细胞组成，这些细胞(bao)的细(xi)胞壁非(fei)常(chang)薄(bao)，但(dan)其细胞膜(mo)却能(neng)进(jin)行(xing)快速(su)的离(li)子(zi)通(tong)道(dao)开放和(he)关(guan)闭。当含(han)羞草受到外(wai)界(jie)刺激时(shi)，叶枕(zhen)内(nei)的细(xi)胞会(hui)发(fa)生一种被称为(wei)“膨压(ya)变化”（turgorpressurechange）的(de)现象。想象(xiang)一下，就(jiu)像(xiang)给(gei)一(yi)个(ge)充(chong)气(qi)的(de)气(qi)球突然(ran)扎个(ge)小孔，里(li)面(mian)的气压会(hui)迅(xun)速(su)下(xia)降(jiang)。

在这(zhe)里(li)，细胞内的(de)水(shui)分也会(hui)因为离(li)子的快速转移(yi)而迅(xun)速流出，导(dao)致细(xi)胞(bao)体(ti)积收(shou)缩，从而(er)牵动(dong)叶片合(he)拢。而2023年的(de)最(zui)新研(yan)究，则进(jin)一步(bu)深(shen)入(ru)到了(le)这一(yi)过程的(de)微(wei)观层面。

科学家(jia)们利用高(gao)分辨率的(de)成(cheng)像技术(shu)，观察(cha)到了(le)在(zai)受到(dao)触(chu)碰的瞬间(jian)，叶枕(zhen)细胞内钾(jia)离子(zi)（K+）和(he)氯(lv)离(li)子(zi)（Cl-）的快速外流。更(geng)令人(ren)惊(jing)喜(xi)的是，他(ta)们鉴定出了(le)一系(xi)列在此(ci)过(guo)程中起(qi)关(guan)键作(zuo)用(yong)的(de)离(li)子(zi)通道蛋白(bai)。这些蛋白，就像是细胞膜(mo)上的精(jing)密(mi)“开(kai)关(guan)”，在接收到神经(jing)信号（是(shi)的(de)，植物也能(neng)产(chan)生(sheng)类似(shi)神(shen)经(jing)信(xin)号的电(dian)化学(xue)信号！）后，会瞬间打(da)开，允许(xu)离子快(kuai)速通过(guo)。

而这(zhe)一过程(cheng)的触(chu)发机制，则与(yu)植物体内(nei)合成(cheng)的一类名(ming)为(wei)“质(zhi)体类(lei)黄酮”（Phytoalexins）的化合物有(you)关。

“我们(men)发现(xian)，当含羞(xiu)草(cao)受到机械刺激(ji)时(shi)，其细胞会释(shi)放出(chu)特(te)定种类(lei)的质体类黄酮。这些化合物能(neng)够与叶(ye)枕(zhen)细胞(bao)膜上的(de)特定受(shou)体结(jie)合，进而(er)激活离子(zi)通(tong)道(dao)，引(yin)发快速的膨压(ya)变化。”含羞(xiu)草实(shi)验室(shi)的(de)首席科(ke)学家(jia)李(li)博士解(jie)释道(dao)，“这就像是给了离子通道(dao)一个‘解锁(suo)’的密码。而这(zhe)个密码(ma)，正(zheng)是植物对外界环(huan)境做(zuo)出精(jing)确(que)响(xiang)应(ying)的(de)生物(wu)化学(xue)基础(chu)。

”

这(zhe)一(yi)发现的(de)意(yi)义非(fei)凡(fan)。它不仅精确(que)地(di)解(jie)释了含羞(xiu)草(cao)为何会(hui)“害(hai)羞(xiu)”，更重(zhong)要的是，它揭示了植(zhi)物(wu)感(gan)应世界(jie)的(de)一种全新模式。长(zhang)期以(yi)来(lai)，我们习惯(guan)于(yu)将(jiang)植物的感(gan)应能(neng)力与(yu)动物的神经系统进(jin)行对(dui)比，但含羞(xiu)草实验室的研(yan)究表(biao)明(ming)，植(zhi)物或(huo)许拥(yong)有一套独立于我(wo)们认知(zhi)的、同样(yang)高效且(qie)精密的感应体(ti)系。

这种体系(xi)，并(bing)非依赖于(yu)发(fa)达(da)的神(shen)经(jing)元(yuan)网络(luo)，而是(shi)通过(guo)细胞间的化学信号(hao)和离子通(tong)道(dao)的(de)协同作(zuo)用(yong)，实现(xian)对环(huan)境变化的快速感知(zhi)和响(xiang)应。

更进一步，研究(jiu)团(tuan)队还将目光投(tou)向了更广(guang)泛的(de)植物界(jie)。如(ru)果含(han)羞草(cao)能够(gou)通过(guo)这(zhe)种(zhong)方式(shi)感知触碰(peng)，那么(me)其他(ta)植(zhi)物(wu)是否也(ye)拥有(you)类(lei)似的(de)、但表(biao)现形式(shi)更(geng)为(wei)隐蔽(bi)的(de)感(gan)应能力(li)？他(ta)们(men)推测(ce)，这种(zhong)基(ji)于(yu)离子(zi)通(tong)道和(he)化(hua)学信(xin)号(hao)的(de)感应(ying)机制，可能(neng)普遍存在(zai)于(yu)植(zhi)物界，只是(shi)在不同的物种(zhong)中，其触发条件、响应(ying)方式和(he)感(gan)知对象有所差(cha)异。

“含羞草的‘害(hai)羞’，只是冰(bing)山一角(jiao)。”李博士(shi)眼中(zhong)闪(shan)烁(shuo)着探(tan)索的(de)光芒(mang)，“我(wo)们相信(xin)，植物能够(gou)感(gan)知(zhi)光线(xian)、温(wen)度、湿度(du)、土(tu)壤成分(fen)，甚至(zhi)可能感(gan)知声(sheng)音(yin)和电磁场。而2023年(nian)的这些发现，为(wei)我们提(ti)供(gong)了破译这些(xie)‘植物语(yu)言’的(de)钥(yao)匙。”

含羞(xiu)草(cao)实验室的这(zhe)项研(yan)究(jiu)，无疑是2023年(nian)植(zhi)物科(ke)学领(ling)域最引人(ren)注目(mu)的进(jin)展(zhan)之(zhi)一。它(ta)不仅(jin)满(man)足了我(wo)们对自(zi)然(ran)界奇妙现(xian)象的(de)好奇(qi)心，更重要的是(shi)，它打开了通往(wang)植(zhi)物未知领域(yu)的大(da)门，预(yu)示着一个(ge)更(geng)加(jia)广阔(kuo)、更加(jia)令人(ren)惊叹的植(zhi)物(wu)感(gan)知世界的(de)探索新时代的到(dao)来(lai)。我(wo)们(men)仿佛(fu)站在一个(ge)巨大的宝藏面(mian)前，而(er)含羞(xiu)草实(shi)验室(shi)，正是那个(ge)手持地图(tu)的(de)先(xian)行者(zhe)，带领(ling)我们一(yi)步(bu)步揭(jie)开植(zhi)物隐(yin)藏(cang)的秘密(mi)。

超(chao)越“触碰”：含羞(xiu)草实验室(shi)引(yin)领(ling)植物感应(ying)新纪元

2023年(nian)，含羞草实(shi)验室在“揭(jie)秘(mi)植(zhi)物感(gan)应秘密”的(de)征程(cheng)中，并(bing)没有(you)止步于对含羞草“害羞(xiu)”机制(zhi)的(de)深入(ru)剖(pou)析(xi)。他们(men)将研(yan)究(jiu)的(de)触角(jiao)延伸(shen)得更(geng)远，积(ji)极探索(suo)植(zhi)物感(gan)应(ying)能(neng)力(li)的(de)未知(zhi)领域(yu)，并取(qu)得了(le)一(yi)系列具(ju)有(you)划(hua)时代意义的发现。这(zhe)些发现不(bu)仅重(zhong)塑(su)了我们(men)对植物智能的(de)认知，更(geng)预(yu)示着一个(ge)全新的(de)植(zhi)物科(ke)学(xue)探(tan)索纪(ji)元的(de)开(kai)启。

在含(han)羞草的叶(ye)片运(yun)动(dong)背后，除了触(chu)碰，还隐(yin)藏(cang)着(zhe)更为复杂的(de)信(xin)号(hao)传递网(wang)络。实验(yan)室的(de)研(yan)究人员(yuan)们(men)发(fa)现(xian)，含(han)羞(xiu)草叶片的开(kai)合(he)，并(bing)非仅仅由单一(yi)的机(ji)械刺激触(chu)发，而是受到多种(zhong)环(huan)境因素的(de)综合(he)影响。例如(ru)，光照(zhao)强度的变(bian)化、温度的(de)波动、甚至(zhi)空(kong)气湿度(du)的细(xi)微(wei)差(cha)异，都(dou)可能在不同程度上影响(xiang)叶片(pian)的(de)“警觉(jue)性”。

“我们观察(cha)到(dao)，在(zai)夜间，含羞(xiu)草(cao)的(de)叶(ye)片(pian)对触碰(peng)的(de)反应(ying)会变得更加迟钝，这(zhe)可能与植(zhi)物的(de)昼(zhou)夜节律(lv)以(yi)及能量的分(fen)配(pei)有关。”研究员王女(nv)士分享道(dao)，“这(zhe)意味(wei)着(zhe)，植物的(de)感应系(xi)统并(bing)非被动(dong)反(fan)应，而(er)是具(ju)有(you)一(yi)定的(de)主动(dong)性(xing)和周期(qi)性。”

更(geng)令(ling)人着迷(mi)的是(shi)，含羞草实(shi)验室(shi)的(de)研究团(tuan)队(dui)还利用先(xian)进(jin)的生(sheng)物(wu)传(chuan)感(gan)器(qi)技术，监测了植(zhi)物体(ti)内的(de)电(dian)信号(hao)活动(dong)。他(ta)们发(fa)现，当(dang)植物(wu)受(shou)到(dao)外界刺(ci)激时，其(qi)细(xi)胞(bao)内(nei)会(hui)产生(sheng)微弱(ruo)但可(ke)测量(liang)的电(dian)信号(hao)，这些(xie)信号(hao)能(neng)够沿着(zhe)植物组(zu)织(zhi)传递(di)。虽(sui)然(ran)这种信号(hao)传递(di)的(de)速(su)度和(he)方式(shi)与动(dong)物(wu)的(de)神经冲(chong)动截(jie)然(ran)不同(tong)，但它(ta)无疑表(biao)明(ming)，植(zhi)物(wu)也存在着一种(zhong)信(xin)息(xi)传递的(de)“线路(lu)”。

“我(wo)们可以将(jiang)其想(xiang)象(xiang)成(cheng)一(yi)种(zhong)‘植物的互联(lian)网’，”李博(bo)士打(da)趣(qu)道(dao)，“信息(xi)通过化(hua)学物质(zhi)和电(dian)信(xin)号在植物体内流动，协(xie)调着不(bu)同(tong)部位(wei)的活动。”

这(zhe)些关(guan)于电信号和信息(xi)传(chuan)递(di)的发现(xian)，极大地(di)拓(tuo)展了(le)我们对植物感(gan)应(ying)的理解(jie)。过去，我们(men)更多(duo)地(di)将(jiang)植物视(shi)为(wei)被(bei)动(dong)的生(sheng)命体，只能通过激(ji)素(su)等缓慢(man)的(de)化学信号(hao)进行调节。而(er)如(ru)今，我(wo)们看(kan)到了(le)植物似(shi)乎(hu)拥有一种(zhong)更(geng)为快速(su)、更为精密的(de)“沟(gou)通(tong)”方式，能够(gou)对(dui)环境(jing)变化做出迅速(su)而协(xie)调的(de)反应(ying)。

这(zhe)不禁让(rang)人联想(xiang)到，植(zhi)物是(shi)否也(ye)能(neng)感知我们所无(wu)法(fa)触(chu)及的信号(hao)？

含羞草实验室的(de)科(ke)学家们，正(zheng)在积极探索这(zhe)一可(ke)能性。他们正(zheng)在设计(ji)一系(xi)列(lie)实(shi)验(yan)，试图验(yan)证(zheng)植物是(shi)否能够感(gan)知(zhi)电磁场(chang)、低频声波(bo)，甚(shen)至是(shi)土(tu)壤中(zhong)的(de)特(te)定化(hua)学信(xin)息。虽然这(zhe)些领域(yu)仍处于早期探索阶段(duan)，但已有初(chu)步(bu)的(de)迹象(xiang)表(biao)明，植物(wu)的感应(ying)能(neng)力远(yuan)比(bi)我(wo)们想(xiang)象的要丰(feng)富得(de)多。例(li)如，有研究显示，某些植物(wu)能够感知(zhi)到土(tu)壤(rang)中(zhong)微生(sheng)物产生的(de)信(xin)号(hao)，并据此(ci)调(diao)整自身(shen)的(de)生长(zhang)策略(lve)；还(hai)有一(yi)些(xie)研究正(zheng)在探索(suo)植物(wu)对(dui)特定频(pin)率声音(yin)的反应(ying)，这或许(xu)与植物(wu)的生(sheng)长(zhang)发育或(huo)防御机(ji)制有关(guan)。

“我(wo)们(men)正(zheng)试图理(li)解植物是如何(he)‘观(guan)察(cha)’这个世界(jie)的，”李(li)博(bo)士说道，“它们(men)没(mei)有眼(yan)睛，没有耳朵，但(dan)它(ta)们(men)似乎(hu)通过一(yi)套我(wo)们(men)尚未完(wan)全理解(jie)的(de)感知(zhi)系统，构建(jian)着自(zi)己(ji)对周围(wei)环境的认知(zhi)。2023年(nian)的研(yan)究，就像(xiang)是在这(zhe)片未知(zhi)海(hai)域中(zhong)，点亮了几盏明灯，指(zhi)引着(zhe)我们(men)前进的(de)方向。

”

这(zhe)些探索，不(bu)仅仅(jin)是对(dui)基(ji)础科学(xue)的好(hao)奇心驱动，更蕴含着(zhe)巨大的应用潜(qian)力。理(li)解植物的感(gan)应(ying)机制，有(you)助于我(wo)们更(geng)精(jing)准地调(diao)控农(nong)作(zuo)物生(sheng)长(zhang)，提高(gao)产量和品(pin)质。例如，如(ru)果(guo)能(neng)够模拟(ni)植物感知光(guang)照的机制，或(huo)许(xu)可以(yi)开(kai)发出更(geng)高效(xiao)的植(zhi)物生长灯；如果(guo)能够(gou)理(li)解植物(wu)对病虫害(hai)信(xin)号(hao)的感(gan)知(zhi)方(fang)式(shi)，或(huo)许(xu)可(ke)以(yi)开发出(chu)更环保(bao)的病(bing)虫(chong)害(hai)防治技(ji)术。

对植物感(gan)应的(de)深(shen)入研(yan)究，也可(ke)能(neng)为我们理解生(sheng)命本身提(ti)供全新的视(shi)角(jiao)。植物(wu)作为(wei)地球上最古老(lao)的(de)生命形(xing)式之(zhi)一，其演化出的独(du)特感知(zhi)和适应方(fang)式，可能蕴含(han)着(zhe)解决未(wei)来(lai)挑战的智(zhi)慧。含羞草实(shi)验(yan)室的发现(xian)，正(zheng)是这样一种(zhong)探索，它鼓(gu)励(li)我(wo)们放(fang)下(xia)人(ren)类中心主(zhu)义(yi)的视角，去(qu)倾(qing)听和(he)理解(jie)那些(xie)沉默(mo)而(er)智慧的生命(ming)。

2023年，含羞草(cao)实验室通过对含(han)羞草(cao)“羞(xiu)涩”秘(mi)密(mi)的(de)层层(ceng)剥离(li)，不仅(jin)刷新(xin)了我(wo)们对植物(wu)感(gan)知能力(li)的(de)认知，更(geng)重(zhong)要的是(shi)，它为(wei)我们打开了一(yi)扇探索植(zhi)物未(wei)知领域(yu)的大门(men)。我们有(you)理由相(xiang)信，随着研(yan)究的(de)深入，我(wo)们将陆(lu)续揭(jie)开(kai)更多(duo)关(guan)于植(zhi)物(wu)感(gan)应的惊人(ren)秘(mi)密(mi)，而含(han)羞草(cao)实验(yan)室，将(jiang)继续在这(zhe)场充(chong)满魅力的(de)科学(xue)探(tan)索之旅(lv)中，扮(ban)演着(zhe)至(zhi)关(guan)重要(yao)的(de)角(jiao)色，带领(ling)我(wo)们一步步(bu)走向(xiang)一个更加奇妙(miao)、更加智(zhi)慧的植(zhi)物世(shi)界。

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图片来源：每经记者 陈海荣 摄

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