金星蝇陷阱捕蝇草怎样赋予科学家洞察关于意识和麻醉

麻醉造成动物和人类来失去意识。一项研究发现了它对金星蝇陷阱捕蝇草有一个类似的影响。

LIFE — MARCH 27, 2022

Peter Rogers

Credit: Marco Uliana / Adobe Stock

关键要点

超过100种化合物对动物和人类有麻醉作用，但它们的机制仍然是一个谜。

     在19世纪中叶，研究人员证明了麻醉影响植物，暗示植物和动物一定共享一个意识的生物源。

麻醉通过扰乱电信号麻痹金星蝇陷阱捕蝇草运动，类似于它对动物和人类的影响。

在历史上的大部分时间里手术和疼痛是同义词。外科医生随他们拉扯、锯切、切片、缝合和锤击他们的可怜病人优先化速度而不是技巧。然后，在1846年麻醉来了。最后，外科医生可以没有一个尖叫的病人的骚动集中在他们的工作上。从那时起，科学家们已经识别了一百多种能麻醉人类和动物的药物。然而，这些药物如何起作用在科学家们中仍被争论。

在过去的几年里，科学家们已经从一个令人惊讶的角度调查了麻醉的奥秘：金星蝇陷阱捕蝇草。他们已经发现了麻醉通过扰乱电信号瘫痪金星蝇陷阱捕蝇草，类似于它的在动物和人类上的影响。这暗示植物对未来测试麻醉药物是理想的主体。

麻醉封锁意识，甚至在植物中

在麻醉在手术室首次亮相三十年后，法国生理学家克劳德·伯纳德（Claude Bernard）证明了当被触摸时会害羞的折叠成它自己的羞耻植物（含羞草Mimosa pudica）在暴露到乙醚（一种常用的麻醉剂）后对触摸是不反应的。该植物在夜间也会折叠成它自己，但这种运动不被麻醉影响。伯纳德得出结论，麻醉不禁止来移动的能力，相反它禁止植物的来感知它的环境的能力。也就是说，麻醉封锁意识。

伯纳德提出了植物和动物一定共享一个共同的意识的生物源，而这个共同的源一定是麻醉的目标。在动物中，意识的来源往往被认为是神经系统。神经元探测感官刺激------例如来自一只苍蝇在手臂上爬行的机械压力------并将其转换为电脉冲。这些冲动传播到大脑，大脑分析冲动并起始一个反应，比如把苍蝇赶走。植物本身没有神经系统，但它们确实响应环境刺激传输电信息，类似于动物的神经系统。

金星蝇陷阱捕蝇草上麻醉

伯纳德的研究为20世纪中的麻醉研究奠定基础，科学家们急于来揭开麻醉怎样扰乱生物电系统，集中在动物的复杂神经系统上。然而，进展缓慢，到21世纪初，科学家们发现了麻醉如何影响植物的一个重新兴趣，特别是金星蝇陷阱捕蝇草

植物生理学和生物物理学专家莱茵那何德里奇解释说， "与大多数其他植物不同，金星蝇陷阱捕蝇草对触摸特别敏感。为响应这种刺激，电脉冲被触发并极快的被传递来捕捉动物猎物，因此，来测试是否和乙醚 [也]怎样影响食肉植物的触觉是有意义的"。

2017年，一组研究人员发现了麻醉对金星蝇陷阱捕蝇草起作用。他们用一个醚烧杯将金星蝇陷阱捕蝇草密封在一个玻璃室中，并在一个小时后刺激了植物的感官毛发，这是植物陷阱中的短毛一样结构。通常，这会造成这种食肉植物来关闭它的陷阱。在麻醉的作用下，没有运动。然而，尚不清楚运动的缺乏是因为麻醉封锁了植物来探测触摸的能力还是因为它封锁了对触摸来反应的能力。何德里奇怀疑了是后者。

按照何德里奇，金星蝇陷阱捕蝇草记得它们何时被触摸。当猎物登陆在植物的陷阱上时，它刷在一个感官毛发上。毛发发出一个电脉冲并在整个陷阱中释放一波信号分子。经过两次脉冲后，陷阱闭合并囚禁了动物猎物。在五次脉冲后，植物产生消化酶。因为麻醉扰乱动物中的记忆，何德里奇假设了麻醉会阻止了植物记住每一次刺激。

为了测试这一点，何德里奇确定了是否被麻醉的金星蝇陷阱捕蝇草仍然释放信号分子。他们发现了当被刺激时感官毛发仍然释放信号分子，但这种信号不会扩散到整个陷阱中。在动物中，这类似于局部疼痛受体探测疼痛并释放局部疼痛信号，但这些信号永远不会到达大脑。

金星蝇陷阱捕蝇草的对麻醉的反应提出麻醉在细胞和器官水平上影响植物，类似于动物。这使它成为一个来研究与麻醉和甚至意识有关的一般问题的模型。

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