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当前聚焦:潘多拉,让植物动起来!——植物运动的科学与幻想

发布时间:2023-02-03 15:02:51 来源:中国科学技术馆 责任编辑:caobo

看过《阿凡达》的读者一定对潘多拉星球的神奇植物印象深刻:轻轻一碰就缩到地下的螺旋红叶、像水母一样四处游荡的神树种子、还有伺机吞食小动物的圣杯株……潘多拉赋予了植物运动的魔力,使它们比地球植物更具灵性。

《阿凡达》剧照

地球上是否也存在会动的植物呢?

当然,胆小害羞的含羞草、追随太阳的向日葵、夜开昼合的月见草……只要你用心观察,就能触摸到近在咫尺的科幻感。毕竟,科幻源自现实。


(资料图)

在大多数人的印象中,植物与动物相对,是不会自发运动的生物。然而正如物理学所说:运动是绝对的,静止是相对的。静止只是人对植物的相对“评价”而已,实际上,植物的根茎叶在不停地生长、植物的细胞也处于不断的运动状态,只是人眼无法察觉到这种细微、缓慢的运动过程罢了。

那么,我们就来谈谈那些让人无法“视而不见”的植物运动员吧!

两只嬉闹的小苍蝇你追我赶,最终因体力不支停歇在一对粉嫩的叶子之间。还没等它们喘口大气,就被瞬间合拢的叶片结束了生命。

捕蝇草

捕蝇草的叶片上长有很多“尖刺”,一旦触发,叶片就会在十分之一秒内闭合,被囚禁的昆虫将被叶片腺体分泌的消化液慢慢消化掉。捕蝇草虽然叫捕“蝇”草,但偶尔也会“饥不择食”,连小青蛙和小鸟也不放过。

捕蝇草堪称植物界的运动健将,为了研究捕蝇草叶片闭合的奥秘,科学家启用了超高速摄影机和计算机,这才追踪到叶片运动的细微变化——捕蝇草叶片外绿内红,当猎物触发“陷阱”时,触发信号传递到叶片,绿色外侧的细胞发生膨胀,红色内侧的细胞则保持原状。此时外侧压力大于了内侧压力,压力差就像一双手,将两片叶子向内弯曲,这就实现了“捕”的动作。

看到捕蝇草的本事,科学家坐不住了,想着能不能给它在捕蝇以外再找个兼职干干。于是他们将监测微弱电脉冲的电极与捕蝇草连接起来,只需通过智能手机的一个按键,就可以精确实现任何一对叶子的闭合。通过在叶片上连接机械臂,科学家可以控制这双“植物机械手”从桌子上捡起一根金属丝。这项技术有望用于植物型机器人的开发,适用于易碎物品的移动。

《植物大战僵尸》里的豌豆射手可以发射豌豆来攻击僵尸,实际上自然界中植物投掷种子的能力也毫不逊色。

美国矮槲寄生,这种植物寄生在松树枝的鳞茎上,它可以将种子以每秒20米的速度发射出去,从而疯狂扩张自己的领土。研究发现槲寄生可以依靠细胞线粒体将种子温度升高两摄氏度左右,发热能让种子发生膨胀,最终像一颗炸弹似的脱壳而出。

矮槲寄生植物

从高速闭合的“捕蝇草机械手”到疯狂投射种子的“槲寄生发射器”,植物运动员不动则已,一动惊人。

奇怪的是,在科幻作品中,植物运动健儿们常常以反派的面孔出现。

在科幻灾难片《重启地球》中,为了对抗荒漠化,科学家利用药物增强了植物的生长能力,这本是一桩好事。但过犹不及的是,失控的植物开始在全球疯狂生长,并且逐渐进化出了意识,竟要将人类赶尽杀绝。漫天的变异植物——绿潮,形似巨蟒,无孔不入,神出鬼没,使人类文明一度处于灭亡的边缘。最终,幸亏人类发现了植物的弱点——人怕伤心,树怕伤根,主人公利用岩浆炸毁了绿潮根系的壁垒,打入抑制剂,才使得所有植物恢复了正常。

《重启地球》中的植物运动员仍没有脱离植物的本质,即需要扎根于泥土之中。相比之下,《人体异形》中的天外植物则更胜一筹。它们能够自我进化,直接复制人类取而代之,这下可以想去哪就去哪了。

当然,会动的植物不只有可怕的面孔,也有可爱的一面。《时间的皱折》中悬浮在半空中生长的花朵,可以通过动作与“啥太太”对话,帮助小主人公寻找到了爸爸。

《时间的皱褶》剧照

而《银河护卫队》则更进一步,将树人格鲁特设定为保护和平的英雄。格鲁特为保护队员被炸得粉碎,但由于具有植物强大的再生能力加持,最终通过一枝残余的嫩枝获得了重生。到了《复仇者联盟3》时,树人格鲁特竟然熔断自己的手臂做成了风暴战斧的手柄,这一幕着实令人钦佩。格鲁特勇敢的形象给观众留下了深刻了印象,使得格鲁特小树人盆栽风靡一时。

《银河护卫队》(2017)剧照

科学研究表明,植物确实拥有一套属于自己的“语言”。例如利马豆在遭受害虫侵袭时会分泌化学物质,以此来“召唤”害虫的天敌,并向周围的利马豆植株发出警告。通过监测植物的这些小动作,科学家有望实现对农作物病虫害的精准防治。说不定某一天人类将培育出会“跳舞”的盆栽,能够通过摆pose告诉主人自己渴了或者病了呢。

植物运动是自然选择的结果,是一种生存繁衍的智慧。学习植物的智慧已经让人类受益匪浅,从蒲公英的种子到降落伞、从锯齿草到锯子、从苍耳到尼龙搭扣……未来,高速生长的小麦、听口令开花的观赏植物、自动改变造型的园林、晒晒太阳就能干活的植物工人也许会一步步从科幻走向现实。

本文来自: 中国数字科技馆

文/颜飞

标签: 植物运动 树人格鲁特 银河护卫队 无孔不入

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