类似不为人知的触碰(不为人知的触碰免费阅读全文)

52GAME • 2023年10月27日 19:20 • 投稿

华盛顿州立大学领导的一项研究发现，即使没有神经，植物也能感知到什么东西碰触它们，什么时候放手。

在一系列实验中，单个植物细胞对一根非常细的玻璃棒的触摸作出反应，通过向其他植物细胞发送钙信号的慢波，当压力释放后，它们发送更快的波。虽然科学家们已经知道植物可以对触摸做出反应，但这项研究表明，当触摸开始和结束时，植物细胞会发出不同的信号。

“令人惊讶的是，植物细胞非常敏感——当有东西触摸它们时，它们能分辨出来。它们能感觉到压力，当压力被释放时，它们能感觉到压力的下降，”华盛顿州立大学生物科学教授、《自然植物》杂志上这项研究的资深作者迈克尔·克诺布劳赫说。“令人惊讶的是，植物可以以一种与动物非常不同的方式做到这一点，没有神经细胞，而且水平非常高。”

Knoblauch和他的同事们在12种植物上进行了84次实验，这些植物使用了经过特殊培育的泰利菜和烟草植物，其中包括钙传感器，这是一项相对较新的技术。在将这些植物的片段放在显微镜下之后，他们用微悬臂对单个植物细胞进行了轻微的触摸，微悬臂本质上是一根人类头发大小的微小玻璃棒。他们看到了许多复杂的反应，这取决于触摸的力度和持续时间，但触摸和去除触摸之间的区别是明显的。

在对细胞施加触摸的30秒内，研究人员看到钙离子(称为细胞质钙)的慢波从该细胞穿过邻近的植物细胞，持续约3到5分钟。去除触摸后，几乎立即出现了一组更快速的波，并在一分钟内消散。

作者认为，这些波可能是由于细胞内压力的变化。不像动物细胞有可透膜，植物细胞也有坚固的细胞壁，不易被破坏，所以轻微的接触会暂时增加植物细胞的压力。

研究人员通过将一个微小的玻璃毛细管压力探针插入植物细胞，机械地测试了压力理论。细胞内压力的增加和减少导致了类似的钙波，由触摸的开始和停止引起。

“人类和动物通过感觉细胞感知触觉。植物的机制似乎是通过增加或减少内部细胞压力，”Knoblauch说。“不管是哪个细胞。我们人类可能需要神经细胞，但在植物中，表面的任何细胞都可以做到这一点。”

先前的研究表明，当毛毛虫这样的害虫叮咬植物的叶子时，它会引发植物的防御反应，比如释放化学物质，使叶子变得不那么美味，甚至对害虫有毒。早期的一项研究还表明，刷牙会引发激活不同基因的钙波。

目前的研究能够区分触摸和放手之间的钙波，但植物的基因究竟如何对这些信号做出反应还有待观察。Knoblauch说，有了这项研究中使用的钙传感器等新技术，科学家们可以开始解开这个谜团。

他说:“在未来的研究中，我们必须以一种不同于以往的方式触发信号，以了解是什么信号，如果触摸或放手，会触发下游事件。”

这项研究得到了美国国家科学基金会的资助。这个国际团队包括来自丹麦技术大学的研究人员;德国慕尼黑路德维希·马克西米利安大学和威斯特费尔切·威廉姆斯大学;威斯康星大学麦迪逊分校和威斯康星州立大学。