《華爾街日報》："芝麻開門"在自然界中的含義

插圖：托馬斯·瓦倫塔在某些童話故事中，當寶藏被藏在秘密金庫中以防窺探和竊賊時，開啓的咒語是：“芝麻開門！”但當然，解鎖芝麻本身金色寶藏的並非魔法，而是物理學，讓你能在百吉餅上享用它們。

芝麻由同名植物產出，學名Sesamum indicum。這是一種生長季節非常靈活的植物，但在初秋的現在，世界上一些主要生產國——蘇丹、印度、尼日利亞等——正在收穫它們的作物。芝麻植株是一種強壯的莖稈，高3至5英尺，葉子直接從莖上長出，開白色、紫色或藍色的花。果實是垂直的綠色蒴果，長約幾英寸；每個蒴果由四個長而中空的隔室組成，橫截面相當方正。芝麻種子整齊地排列在每個隔室內，在生長過程中受到保護。

我們通常認為植物不能移動，但這並不完全正確。它們不能走開，但可以改變形狀。植物通常利用這樣一個事實來實現這一點：儘管它們的組織有固定的結構，但內部的水分可以進出。如果植物細胞具有可以充氣和放氣的水球結構，或者有一種材料在濕潤和乾燥時形狀不同，植物就有控制的運動潛力。

以芝麻為例，這種植物需要通過讓每個蒴果以特定方式裂開，使成熟的種子能隨風飄散。因此蒴果結構具有獨特構造：其四個隔室均由長C形槽構成，種子位於內側。每個隔室壁分三層——內兩層由充滿纖維素微纖維的硬質細胞組成，但外層截然不同，由排列鬆散且無序的柔軟細胞構成，不含剛性微纖維。

乾燥或濕潤時，內兩層幾乎不變形，而外層卻像柔軟強韌的海綿。蒴果生長期間，該層因飽含水分而肥厚飽滿；但隨着種子成熟，外層開始脱水收縮至原始厚度的30%，且呈現不對稱收縮。這使得整個外層處於張力狀態，如同蓄勢待發的弓弦。

當張力達到臨界點——啪！每個隔室從連接薄弱處斷裂，向外側彈射遠離中心。與此同時，C形結構展開，使隔室壁變得扁平。

此時種子可能直接彈射而出，也可能待風力將其帶走。學界認為《一千零一夜》中阿里巴巴故事裏"芝麻開門"的典故，正源於這種突然爆裂的傳播方式。

頗具諷刺的是，當前大量研究正致力於抑制這種自然彈射機制，以便在蒴果保持閉合狀態下，實現機械化有序採收。

但如果你早餐吃的是百吉餅，不妨花點時間想想粘在外面的堅果寶藏是怎麼來的——至少現在想想。每顆種子都曾有過被彈射到世界各地的戲劇性時刻，這證明物理原理比神燈精靈還要神奇。

刊載於2023年10月21日印刷版，原標題為《自然界中的"芝麻開門"意味着什麼》