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比分网电竞比分:為什么捕蠅草會數數又能動?

飛雪之靈發表于2016年02月18日20:13:35 | 養花草樹 | 標簽(tags):捕蠅草 數數 運動

500比分网 www.896581.live 我們都知道,動物區別于植物的最大特點之一,就是具有一套發達的、由數量眾多的神經元彼此連接而成的神經系統。這套神經系統,能讓動物感知外界環境,控制機體進行快速、有效的運動,甚至在人類中還產生了更為高級的思維活動。而反觀植物,由于不存在動物那樣的神經系統,因此無論感知還是運動,都要比動物差上一大截了。所以在俗話成語,諸如“呆若木雞”、“麻木不仁”等中,莫不是用植物來作為感覺和運動遲鈍的“反面案例”的。

具有由神經元構成的神經系統,是動物區別于植物的主要特征之一

具有由神經元構成的神經系統,是動物區別于植物的主要特征之一

不過,生物的演化是神奇的。雖然植物不具有動物那樣典型的神經系統,但是植物也能采用和神經系統類似的機制來傳遞信號。而在一些植物中,這種機制更是賦予了它們能夠比肩動物的感知和運動能力,從而產生一些令人驚異的特征——生活在北美沼澤中的捕蠅草,就以它捕捉獵物時的準確、敏感和迅速,被達爾文稱為“最令人不可思議的植物之一”。

會數數的捕蠅草

在位于北美的原產地,捕蠅草被列入受?;さ鬧參鏤鎦?,不得隨意采集。不過,目前在市場上已經有相當多的人工繁殖的捕蠅草品種,可以供愛好者選購。捕蠅草的植株并不高大,通常只有幾厘米高,最高也不過十余厘米。不過,最引人注目的是它那特別的、特化為捕蟲夾的葉片:捕蟲夾如同蚌殼狀張開,上表面呈現出誘人的紅色,邊緣有十余根長而尖銳的毛。這艷麗的顏色和迷人的外觀,使得捕蠅草獲得了“維納斯的捕蟲夾”的美名。

會數數的捕蠅草

捕蠅草的植株和捕蟲夾

然而隱藏在這靚麗外表下的,是捕蠅草冷酷無情但又引人入勝的一面——它能以十分之一秒的速度和極大的力度,捕捉碰觸到它捕蟲夾的獵物,速度之快力度之大,甚至連小型蛙類都無法逃脫這一陷阱。而它又是如此的敏感和準確,不但能“判斷”落到捕蟲夾上的是否是獵物,甚至還能根據獵物掙扎的劇烈程度,來“決定”該分泌多少消化酶。

捕蠅草的植株和捕蟲夾

捕蟲夾十分靈敏和快速

捕蠅草的這種判斷能力,是依靠“計數”來實現的。在捕蠅草捕蟲夾的內表面上,分布著數根剛毛。這些剛毛,就是觸動捕蟲夾關閉的“扳機”,因此被稱為觸毛。有意思的是,當只有一根觸毛被碰觸時,捕蠅草不會做出任何反應——不過此時,捕蠅草已經開始了計數。如果在約30秒內,同一根觸毛被再次碰觸,或者有另一跟觸毛被碰觸,那么“扳機”就會被觸發,捕蟲夾迅速關閉夾住獵物。如果超過30秒沒有第二次碰觸,那么捕蠅草就會“忘記”第一次計數,重新開始。

捕蟲夾十分靈敏和快速

捕蟲夾內表面上的觸毛

當捕獲獵物后,捕蠅草的“計數”依然沒有結束。如果當獵物繼續掙扎,碰觸觸毛超過約5次時,捕蠅草的捕蟲夾就開始分泌酸液和各種酶類,獵物掙扎的越劇烈,觸碰的觸毛次數越多,捕蠅草就會分泌更多的酸液和消化酶。直到幾天后獵物被完全消化、分解,捕蠅草感受到葉片內獵物分解產物濃度的變化時,捕蟲夾才會漸漸張開,讓風吹走獵物的殘骸,等待另一只獵物撞上門來。

捕蟲夾內層的腺體

捕蟲夾內層的腺體

捕蠅草的這種“計數”能力,可以排除一大部分由于隨機環境因素而造成的“假像”,還能有效節約消化獵物所需的物質、能量投入。這種“精打細算”和“兇猛強悍”的特性,使得捕蠅草能在環境惡劣的沼澤中生存下來,同時也吸引了一大批科學家來研究這些特性背后的機制。

一切都是電

那么,捕蠅草是如何做到這精巧的計數和運動能力呢?答案可以濃縮為一個字:電。

我們都知道,動物神經系統內信號的傳遞,依靠的是電。對于神經細胞來說,由于細胞膜表面一些運輸離子的載體蛋白作用,會造成細胞內外離子濃度的差異,從而使得細胞膜兩側的電位不同,通常,細胞內的電位比細胞外低70~90mV。這被稱為“靜息電位”。而當細胞興奮時,細胞膜上另一些載體蛋白打開,使得帶正電的離子流入細胞,細胞膜內電位升高甚至超過細胞外電位,然后再逐漸恢復到原始狀態,由此形成一個電位劇變過程,這就被稱為動作電位。神經系統就是依靠動作電位在神經細胞上的傳遞而工作的。

捕蠅草和動物的神經、肌肉組織一樣,都能產生動作電位

捕蠅草和動物的神經、肌肉組織一樣,都能產生動作電位

不僅僅是神經細胞,動物幾乎所有細胞都存在或高或低的靜息電位。而對于植物細胞來說,同樣存在靜息電位——只不過靜息電位通常低于動物細胞而已。此外,由于不同細胞間可以依靠胞間連絲相互連接,因此形成的動作電位也同樣可以在細胞間進行傳遞。這種電信號的傳遞十分類似于動物,不同的是動物的神經細胞中動作電位的傳導和傳遞有著明確的方向性,而植物則主要以彌散的形式將動作電位擴散到整個組織中。這正好造就了捕蠅草迅速運動的基礎——“扳機”被觸發后形成的動作電位,能夠迅速傳遍整個捕蟲夾,收到這一信號的內表面以及中脈上側細胞,會同時將水排出細胞,而外表面和中脈下側細胞,則獲得了水分。這樣,原本外張的捕蟲夾會由于內外側快速出現的“液壓差”而突然閉合、內卷,從而迅速捕捉住獵物。

捕蟲夾的關閉是由電信號觸發的細胞水分重新分布引起的

捕蟲夾的關閉是由電信號觸發的細胞水分重新分布引起的

那么,捕蠅草又是如何“計數”的呢?這一問題目前還沒有完全搞清楚。不過,一個很有可能的機制是鈣離子濃度。對觸毛的一次碰觸,會造成一些鈣離子進入細胞,但這只能引起觸毛周邊小范圍內細胞的興奮,并不會大范圍擴散,且只能持續一定的時間。只有當在這一定時間內再次碰觸觸毛時,才能使得足夠多的鈣離子進入細胞,從而引發足夠強的細胞興奮,并將這種興奮傳遞到整個捕蟲夾,來完成捕蟲動作。此外,獵物對觸毛的多次碰觸,也會使得細胞持續興奮,誘使腺毛分泌更多酸性液體和酶。

植物電,其實不少見

其實,植物的這種生物電現象是普遍存在的。我們所熟知的含羞草葉片碰觸后閉合、下垂的運動,其實與捕蠅草一樣,都是受到機械刺激后產生的電信號傳遞到植物其他部位,進而引起細胞水分分布變化所致。

電信號的傳導使得含羞草枝葉運動

電信號的傳導使得含羞草枝葉運動

除了這些進行快速運動的植物外,即使是在普通植物中,也能檢測電信號的存在,并且可能參與到植物的多種生理過程之中。目前,對這種植物電信號和生理過程間關系的研究,已經形成了專門的“植物電生理”學科。不少研究表明,對植物進行觸摸、損傷、灼燒等刺激時,都能檢測到電信號的產生,并且這些電信號可以快速的沿著維管束等組織進行傳導。目前有研究認為,植物體內產生的電信號,可以誘發植物細胞分泌響應環境刺激的植物激素,來調節植物的生長狀態??杉?,這種植物內的電-化學波信號傳遞模型,與動物的神經-體液調節系統,有著異曲同工之妙。從這點來說,植物雖然沒有神經,但可以看作具有能夠調控其生命運動的“神經系統”了。

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