三年前，基尔大学的生物力学家斯坦斯拉夫·戈尔布在土耳其度假归来，给博士生海伦·戈尔杰斯带来了一个特别的礼物。
他对她说：“海伦，我给你带了一样东西，它们可能会爆炸，不过也许你可以对它们进行一些研究。”
他送给她的是一把喷射黄瓜，这是一种小巧、更毛茸茸的植物，和我们在超市看到的黄瓜有些不同——它是有毒的。
虽然喷射黄瓜不适宜食用，但它在种子发散方面的弹道能力却令人为之惊叹。当果实成熟时，它内部充满了液体，压力增大，随时准备爆炸。
最微小的干扰或碰触都会导致黄瓜裂开，并在短短的瞬间将种子喷射出去，种子们因此开始了它们的发芽旅程，能够传播到很远的地方，从而减少与母体植物的竞争。
了解到这种植物的奇特能力后，戈尔杰斯对此产生了浓厚的兴趣。“我们只是想搞清楚整个爆炸是如何工作的，”戈尔杰斯说道。
在上周于比利时举行的实验生物学会会议上，戈尔杰斯发表了相关研究，并在《npj植物科学》期刊上进行即将发布的文章中提到了这些发现。
“这个植物简直太疯狂了，”戈尔杰斯总结道，“它的果实为完美的种子传播做了充分的准备——尽可能地让植物在任何地方生长。”
为了研究喷射黄瓜的机理，戈尔杰斯和她的同事们拍摄了数百张植物照片——一些来自土耳其，还有一些则来自德国基尔的当地植物园。
她测量了茎部与成熟果实之间的角度，发现这一角度始终略超50度。
“考虑到空气阻力，这确实是完美的角度，让它们可以尽可能远地发射——为完美的飞行抛物线提供了完美的弹道角度。”
随后，戈尔杰斯又对果实内部的约50颗种子进行了调查，但一切开，它们就会爆炸。因此，她采用了微型CT扫描技术，揭示出种子整齐地排成一排，准备发射，圆头朝前。
“这些种子确实都是朝同一个方向出来，”戈尔杰斯说道。
为了更深入地观察种子的发射过程，她使用了高速摄影。
当戈尔杰斯后来放慢了视频时，她观察到茎部抬起，伴随着流体喷出，并且每颗种子都是逐一射出的。
她计算出，种子的发射速度可以达到近30英里每小时，发射距离几乎达到40英尺。
这些结果与2024年在《PNAS》期刊上由英国一个不同团队发布的研究结果相一致，他们计算的平均发射角度约为43度，速度为每小时37英里，发射距离几乎也为40英尺。
“要把一个小物体扔得很远是非常困难的，”没有参与这两个研究项目的旁门大学物理学家德怀特·惠特克表示。“据我所知，这可能是为数不多的几种，甚至是唯一一种使用液体来弹射种子的植物——这种加压的液体在将种子推出时对其进行了推动和加速。”
戈尔杰斯随后对种子的粘滑涂层进行了研究。
当她将一颗种子放在玻璃滑片上晾干时，发现其粘附力极强，一颗种子可以承受多达六磅的重量。
“如果粘附力是关键，”杜克大学生物学家希拉·帕特克这样表示，“那么实际上，惊人的发射速度可能更多是为了确保当种子撞击某物体时，它能粘住，以便被所粘附的物体带得更远。”
为了验证这一想法，未来的研究可以考虑种子以不同速度发射时，以各种表面上的粘附效果。
帕特克指出，关于喷射黄瓜的发现可能会带来许多应用。“这些类型的材料在今天的材料科学中非常具有可转化性，”她提到，包括可以在农场散播种子的软机器人或在人身体内输送药物的材料。
而这些种子的粘性在干湿状态下的变化，可以为设计在潮湿或干燥环境中运作的材料提供灵感。
对于这样一个小小的喷射物种来说，这些发现可谓意义非凡。
图片源于：npr
