《华尔街日报》："芝麻开门"在自然界中的含义

插图：托马斯·瓦伦塔在某些童话故事中，当宝藏被藏在秘密金库中以防窥探和窃贼时，开启的咒语是：“芝麻开门！”但当然，解锁芝麻本身金色宝藏的并非魔法，而是物理学，让你能在百吉饼上享用它们。

芝麻由同名植物产出，学名Sesamum indicum。这是一种生长季节非常灵活的植物，但在初秋的现在，世界上一些主要生产国——苏丹、印度、尼日利亚等——正在收获它们的作物。芝麻植株是一种强壮的茎秆，高3至5英尺，叶子直接从茎上长出，开白色、紫色或蓝色的花。果实是垂直的绿色蒴果，长约几英寸；每个蒴果由四个长而中空的隔室组成，横截面相当方正。芝麻种子整齐地排列在每个隔室内，在生长过程中受到保护。

我们通常认为植物不能移动，但这并不完全正确。它们不能走开，但可以改变形状。植物通常利用这样一个事实来实现这一点：尽管它们的组织有固定的结构，但内部的水分可以进出。如果植物细胞具有可以充气和放气的水球结构，或者有一种材料在湿润和干燥时形状不同，植物就有控制的运动潜力。

以芝麻为例，这种植物需要通过让每个蒴果以特定方式裂开，使成熟的种子能随风飘散。因此蒴果结构具有独特构造：其四个隔室均由长C形槽构成，种子位于内侧。每个隔室壁分三层——内两层由充满纤维素微纤维的硬质细胞组成，但外层截然不同，由排列松散且无序的柔软细胞构成，不含刚性微纤维。

干燥或湿润时，内两层几乎不变形，而外层却像柔软强韧的海绵。蒴果生长期间，该层因饱含水分而肥厚饱满；但随着种子成熟，外层开始脱水收缩至原始厚度的30%，且呈现不对称收缩。这使得整个外层处于张力状态，如同蓄势待发的弓弦。

当张力达到临界点——啪！每个隔室从连接薄弱处断裂，向外侧弹射远离中心。与此同时，C形结构展开，使隔室壁变得扁平。

此时种子可能直接弹射而出，也可能待风力将其带走。学界认为《一千零一夜》中阿里巴巴故事里"芝麻开门"的典故，正源于这种突然爆裂的传播方式。

颇具讽刺的是，当前大量研究正致力于抑制这种自然弹射机制，以便在蒴果保持闭合状态下，实现机械化有序采收。

但如果你早餐吃的是百吉饼，不妨花点时间想想粘在外面的坚果宝藏是怎么来的——至少现在想想。每颗种子都曾有过被弹射到世界各地的戏剧性时刻，这证明物理原理比神灯精灵还要神奇。

刊载于2023年10月21日印刷版，原标题为《自然界中的"芝麻开门"意味着什么》