觸發(fā)與初始信號(hào)：
- 捕蠅草每片捕蟲葉的內(nèi)表面（通常靠近葉中脈）通常有 3對(duì)（6根） 細(xì)長(zhǎng)的感覺(jué)毛，這就是“觸發(fā)毛”。
- 當(dāng)昆蟲在尋找花蜜或試圖逃脫時(shí)，觸碰其中一根觸發(fā)毛，毛的基部會(huì)受到機(jī)械刺激。
- 這種機(jī)械刺激會(huì)打開毛基部感覺(jué)細(xì)胞細(xì)胞膜上的離子通道，導(dǎo)致離子（主要是鈣離子）瞬間內(nèi)流。
動(dòng)作電位的產(chǎn)生與傳播：
- 離子內(nèi)流改變了細(xì)胞膜內(nèi)外的電位差，產(chǎn)生一個(gè)局部的電信號(hào)變化。
- 如果這個(gè)刺激足夠強(qiáng)（例如昆蟲的觸碰，而不是雨滴），這個(gè)局部的電位變化會(huì)迅速擴(kuò)散，形成一個(gè)動(dòng)作電位。這類似于動(dòng)物神經(jīng)中的電信號(hào)傳導(dǎo)，但捕蠅草沒(méi)有真正的神經(jīng)，這種電信號(hào)是通過(guò)葉片的維管組織和細(xì)胞間的連接進(jìn)行傳播的。
- 關(guān)鍵點(diǎn)：?jiǎn)未未碳ねǔ２粔颍?/strong> 捕蠅草進(jìn)化出了防止誤觸發(fā)的機(jī)制：
- 第一次觸碰產(chǎn)生的動(dòng)作電位會(huì)被“記住”（細(xì)胞內(nèi)的鈣離子濃度升高作為信號(hào)）。
- 如果在 20-30秒內(nèi)，有第二根觸發(fā)毛被觸碰（或者同一根毛被再次觸碰），就會(huì)產(chǎn)生第二個(gè)動(dòng)作電位。
- 只有接收到兩個(gè)動(dòng)作電位（或短時(shí)間內(nèi)多次刺激），捕蠅草才會(huì)判斷“有活物掙扎”，從而啟動(dòng)閉合程序。這有效避免了因風(fēng)吹、雨滴或灰塵等非獵物刺激造成的能量浪費(fèi)。
葉片閉合的機(jī)械原理：
- 當(dāng)兩個(gè)動(dòng)作電位信號(hào)在短時(shí)間內(nèi)（約20秒內(nèi)）傳遞到葉片中脈基部的運(yùn)動(dòng)細(xì)胞時(shí)，閉合機(jī)制被激活。
- 滲透壓驅(qū)動(dòng)的形變：
- 捕蠅草葉片由兩層主要細(xì)胞構(gòu)成：外層（上表皮） 和內(nèi)層（下表皮）。
- 在靜止（張開）狀態(tài)下，內(nèi)層細(xì)胞處于膨脹狀態(tài)（高滲透壓，細(xì)胞吸水緊繃），外層細(xì)胞相對(duì)松弛。
- 接收到閉合信號(hào)后，運(yùn)動(dòng)細(xì)胞發(fā)生快速的離子交換（主要是氫離子泵出，鉀離子進(jìn)入）。這導(dǎo)致：
- 內(nèi)層細(xì)胞： 滲透壓急劇降低，細(xì)胞快速失水，細(xì)胞壁松弛，收縮塌陷。
- 外層細(xì)胞： 滲透壓增加，細(xì)胞吸水膨脹。
- 葉片彎曲： 內(nèi)層細(xì)胞的塌陷收縮和外層細(xì)胞的膨脹伸展，導(dǎo)致整個(gè)葉片發(fā)生向內(nèi)的急劇彎曲，兩片葉瓣像夾子一樣迅速合攏（通常在100-300毫秒內(nèi)完成！），將昆蟲困在由邊緣長(zhǎng)刺構(gòu)成的“牢籠”中。
閉合后的確認(rèn)與消化：
- 初步密封： 葉片閉合后，邊緣的刺狀結(jié)構(gòu)會(huì)交錯(cuò)扣合，形成籠子，防止小型昆蟲逃脫。
- 獵物確認(rèn)與緊密閉合： 被困住的昆蟲會(huì)繼續(xù)掙扎，反復(fù)觸碰內(nèi)部的觸發(fā)毛。這會(huì)產(chǎn)生更多的動(dòng)作電位。這些持續(xù)的刺激信號(hào)會(huì)促使葉片：
- 進(jìn)一步緊密閉合，施加更大的壓力。
- 葉片邊緣的腺體開始分泌消化液（這個(gè)過(guò)程受激素如茉莉酸的調(diào)控）。
- 消化與吸收： 消化液（含蛋白酶、磷酸酶、核酶等）開始分解昆蟲的軟組織（蛋白質(zhì)、核酸等）。分解產(chǎn)生的氨基酸、磷酸鹽等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)被葉片上的腺體吸收，供植物生長(zhǎng)所需。這個(gè)過(guò)程通常需要5-12天。
- 重新張開： 消化吸收完成后，葉片會(huì)重新張開（大約需要1-2天），露出無(wú)法消化的昆蟲外骨骼（幾丁質(zhì)），等待下一次捕獵。如果閉合后沒(méi)有捕獲到獵物（或獵物太小不值得消化），葉片會(huì)在12-24小時(shí)內(nèi)重新張開，以節(jié)省能量。
總結(jié)關(guān)鍵原理：
機(jī)械刺激觸發(fā)： 昆蟲觸碰感覺(jué)毛。
生物電信號(hào)： 刺激轉(zhuǎn)化為動(dòng)作電位（電信號(hào)）。
防誤觸機(jī)制： 需要短時(shí)間內(nèi)（~20秒）連續(xù)兩次或多次刺激（產(chǎn)生兩個(gè)動(dòng)作電位）才能啟動(dòng)閉合。
滲透壓驅(qū)動(dòng)形變： 電信號(hào)傳到運(yùn)動(dòng)細(xì)胞，引起內(nèi)層細(xì)胞失水塌陷、外層細(xì)胞吸水膨脹，導(dǎo)致葉片向內(nèi)快速?gòu)澢]合。
后續(xù)確認(rèn)與消化： 持續(xù)的掙扎刺激促進(jìn)葉片緊密閉合并分泌消化液，進(jìn)行消化吸收。
能量?jī)?yōu)化： 整個(gè)機(jī)制（雙重刺激確認(rèn)、無(wú)獵物時(shí)快速?gòu)堥_、消化耗時(shí)耗能）都是為了最大化捕食效率，最小化能量浪費(fèi)。
捕蠅草的這種捕食機(jī)制是植物界中電信號(hào)傳導(dǎo)、快速運(yùn)動(dòng)與捕食策略相結(jié)合的驚人范例，完美體現(xiàn)了自然選擇的精妙。
