捕蠅草(Venus flytrap)是世界上最著名的食蟲植物之一,原生於美國北卡羅萊納州與南卡羅萊納州。當昆蟲觸碰到其葉片內側的感應毛時,捕蠅草會迅速閉合,將獵物困住並分泌酵素消化。長期以來,科學家對其瞬間閉合的物理機制感到好奇,如今終於有了突破性進展。
根據發表在《科學》(Science)期刊的最新研究,法國國家科學研究中心(CNRS)與艾克斯-馬賽大學(Aix-Marseille University)的團隊發現,捕蠅草的閉合並非如過去百年所認為的是靠水分在細胞間移動,而是由細胞壁的力學變化驅動。研究人員透過高速攝影與力學建模,證實了這項生物機制。
物理學家 Yoël Forterre 指出,捕蠅草的葉片在觸發前就像上緊發條的彈簧,儲存了大量內部壓力。當感應毛在短時間內被連續觸動兩次,葉片外層的細胞壁會迅速軟化約 30% 到 40%,使組織變得更有彈性,進而釋放壓力讓葉片在短短 0.1 秒內彎曲閉合。
研究第一作者 Jeongeun Ryu 表示,這是首次在植物中觀察到如此快速的細胞壁力學變化。這項發現不僅解答了自達爾文(Charles Darwin)時代以來的科學謎題,更展示了生物體如何透過調節材料剛性來產生運動。研究團隊認為,這種原理未來可望應用於軟體機器人或智慧材料的開發,為科技領域帶來新契機。