杜伦大学(Durham University)生物学家菲尔·盖茨(Phil Gates)拍摄的一张显微照片,在《化学与工程新闻》(C&EN)杂志发表后,迅速传遍了全球的科普社群。在滨草(Ammophila arenaria)的横截面上,可以清晰地看到成百上千张微小的笑脸。在这种被称为“空想性错视”的可爱错觉背后,蕴含着极其复杂的生化工程原理。
那些看起来像眼睛和嘴巴的部分,其实是经过坚韧的木质素加固的木质部导管,用于输送水分。而“微笑”的部分则由韧皮部细胞组成,它们负责运输糖分,由极具弹性的纤维素构成。为了呈现出这种图案,科学家采用了双重荧光染色法。在紫外线和蓝紫光的照射下,木质素和纤维素会吸收能量,并发出明亮且对比鲜明的不同色调。
然而,最令人惊叹的事实莫过于这些细胞在降雨时的表现。在干旱时期,由于缺乏水分导致管壁轻微萎缩,这些笑脸看起来会显得疲惫或“忧伤”。一旦降雨开始,渗透作用便会随之启动。水分迅速进入植物内部,产生极高的内部流体静压力——即膨压。
在膨压的作用下,中空的木质部导管会重新舒展,呈现出完美的圆形,而由纤维素构成的韧皮部轮廓也会随之拉紧并扩张。得益于这种细胞的流体动力学扩张,青草的“笑容”在物理层面上变得更宽、更清晰了。因此,我们脚下的草坪确实会对雨滴做出反应,并在夏雨正浓时呈现出最为欢快的一面。

