登上Science封面：困扰达尔文的谜题被破解，捕蝇草依靠细胞壁快速软化实现“闪电闭合”|捕蝇草|查尔斯·达尔文|细胞壁|表皮|软化

撰文丨王聪

编辑丨王多鱼

排版丨水成文

植物与动物之间有着无数种相互作用方式，但在大多数情况下，植物似乎只是被动参与其中，其作用似乎仅限于提供奖励或威慑化学物质，或通过花朵等视觉和挥发性信号传递信息。

然而，有一小部分植物与动物的相互作用却呈现出截然不同的性质，例如捕蝇草（Dionaea muscipula），它能够在没有肌肉的情况下实现快速运动，主动掌控局面，在不到一秒内快速闭合夹片来捕食虫子，连达尔文本人都为之困扰，称其为“世界上最奇妙的植物”。

那么，以缓慢生长著称的植物，是如何实现如此快速运动的？这一直是植物生物力学领域的一个长期难题，其具体机制至今仍不明确。

2026 年 6 月 11 日，法国艾克斯-马赛大学的研究人员在国际顶尖学术期刊Science上发表了题为：Fast cell wall softening causes Venus flytrap closure 的研究论文，该论文还被选为当期封面论文。

该研究显示，细胞间水分运动速度太慢，无法解释捕蝇草捕虫陷阱（夹片）的快速闭合，而其夹片外侧细胞壁能够在被触发后迅速软化，释放夹片中的弹性能量，驱动其快速闭合，从而为捕蝇草的快速运动机制提供了更合理的解释。

封面图片：捕蝇草（Dionaea muscipula）叶片合拢，困住一只飞虫。这种食肉植物以其超快速的夹捕机制而闻名，能在不到一秒的时间内捕捉虫子。这项最新研究发现，其捕虫陷阱的闭合是由表皮细胞壁的快速软化触发的，揭开了植物的这一惊人运动背后的物理机制。

捕蝇草的捕虫陷阱由两片贝壳状夹片组成，中间由一条叶脉连接，其内侧有 6 根敏感的触发毛，当虫子在大约 20 秒内两次触碰触发毛，这两个夹片就会迅速闭合。

之前的理论认为，这种快速运动由渗透压驱动——夹片内外两侧细胞中的水分快速重新分布，导致一侧膨胀、一侧收缩，从而产生弯曲力。但这一理论一直缺乏直接证据支持。

在这项最新研究中，研究团队利用微型压力探针测量了捕蝇草单个细胞的水分传输时间，结果显示，水分子穿过其单个细胞的时间约为 3.7 秒，而捕蝇草夹片的厚度为 5-10 层细胞。水分运输的时间远超其夹片闭合速度，因此，驱动捕蝇草的夹片闭合的机制，无法用水分运输来解释。

水分运输不能解释捕蝇草夹片主动闭合的速度

接下来，研究团队将目光投向了捕蝇草叶片最外侧的表皮细胞，这些细胞拥有厚厚的细胞壁。他们发现，当捕蝇草被触发时，外侧表皮细胞的细胞壁会显著软化，硬度下降 30%-40%，而内侧表皮细胞则几乎无变化。更关键的是，整个过程在一秒内完成，叶片内部储存的压力迅速释放，导致叶片从凸形转变成凹形，从而实现叶片的迅速闭合。整个过程无需水分的大规模流动，只需细胞壁的性质改变。这也是迄今为止在植物中发现的最快的细胞壁力学调控现象。至于这些细胞壁为何能够快速软化，仍有待进一步探索，研究团队推测，这一过程可能与钙离子信号有关，也可能涉及细胞壁中果胶或纤维素纤维的快速重组。