在未来几年中，Dolf Weijers和Joris Sprakel教授将致力于解决一个存在了150年的生物学难题：植物如何感知触摸并做出反应？由于他们的努力，他们上个月获得了超过2200万欧元的重大资助。他们认为自己的成功归功于意外发现、跨学科专业知识交叉以及与自身兴趣密切相关。

当初，我们在参加一个办公室例行会议，“嘿，看看这个，”Yosapol harnvanichvich说，他就是这个问题中的一名研究生，当他按下他笔记本电脑上的播放键时，屏幕上显示了一个植物胚胎（一个细胞团）被推过一个超窄通道的视频。我们的目标是使胚胎分裂成单个细胞，而不是通过开口伸展来形成细胞团而弹回原来的棒棒糖形状。当我们发现这一点时，立刻想到了可以利用它做些什么。”生物化学专业教授Dolf Weijers说道。纯属偶然，这位博士生由此发明了一种方法，可以对小型植物施加非常精确的控制力。

在植物生物学领域存在一些知识空白。机械生物学教授Joris Sprakel说

Charles Darwin（查尔斯·达尔文）在1880年出版的《植物运动的驱动力》一书中已经描述了植物对力和触摸的反应。然而，直到现在科学家们才开始揭示这些隐形力量。机械生物学家Joris Sprakel认为是时候填补植物生物学领域的空白了。“基于基因和生物化学，生物学家几乎可以准确预测细胞或植物的生长与行为。”他说道，“但并非完全如此。事实上往往并不尽如人意。”Sprakel指出：“细胞不仅仅是一个装满基因和生物分子的袋子，它们存在于一个充满相互作用力量的物理世界中。”他认为忽略这些相互作用力量将无法完全理解植物运作方式。

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植物细胞存在于一个物质世界中，其相邻细胞通过拉力和推动对其产生影响。若仅单独研究这些细胞，无法解释这种相互作用

然而，长期以来生物学家一直未能研究细胞如何感知和响应其相邻细胞和外部世界的触摸。Weijers也不例外。“这是因为这些力是抽象的，我们无法以任何方式测量它们，”他说。但2018年，在瓦大100周年研讨会上的一个偶然相遇改变了情况。“我当时在观众席上，”Weijers回忆道。在舞台上，Sprakel展示了自制荧光分子，当受到压力时会改变颜色。“尽管这种情况下涉及合成材料的力量，但我立即意识到它将成为植物生物学中有价值的工具。”Weijers说。

Weijers不知道的是，Sprakel在他职业生涯的那个阶段工作是频繁变动的。他曾在物理化学和软物质系研究合成材料。“对于合成材料的研究通常围绕着解决问题展开，例如通过增加水量和减少溶剂使用来提高油漆耐久性。我错过了那些需要花费20年时间深入研究的更大的问题，并准备去迎接新的挑战。”Sprakel说道。当Dolf在周年纪念招待会上找到他并提出合作时，他没有思考太久便答应了。于是，两人开始合作工作。他们将Sprakel自制工具改造为一种力传感器，该传感器也能在活体植物细胞中发挥作用。

当他们初次相遇时，两位教授显然对彼此并不抱有好感

这使得研究生Harnvanichvech获得了一种工具，可以用可控的方式施加力量于植物细胞，并测量该力量。他在植物细胞中发现了对这种力产生反应的重要蛋白质（构建模块）。这是一个很好的初步迹象，表明外部力量能够被转化为细胞所理解的生化信号。为了深入探究确切机制，Weijers和Sprakel决定撰写一份研究计划。“一个周五早上，我们共同坐在办公室里，提出了一个完全基于我们认为有趣的主题来进行研究计划。”Weijers说道。很快地，他们确定下来了主题：植物触觉研究。“还有相关子主题以及我们希望哪些研究人员参与该项目。”Weijers解释道。“当我们看表时，没想到时间只过去了一个小时。”

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当Sprakel传感器感应到压力时会发生颜色变化，这种方法现在也适用于植物及其根系

他们以易于理解的方式展示了项目，两人之间显然有着良好的默契。他们几乎能把对方的话补全。Sprakel对此表示赞同:“我们经常沿着同样的思路思考。但并非始终如此，当我们首次见面——大约是在校庆百年纪念的前几年——我们绝对不是彼此的支持者。”他笑着说道。这段话出自一次关于如何呈现尖端科学的采访中。两人意见完全不一致，“我认为主要需要大量资金，而多尔夫则觉得这么说太过简单化了。”Sprakel回忆道。“他认为只有通过创造跨学科研究人员之间广泛对话和互动的学术氛围，才能实现尖端科学研究。”

没有经济资本，你依然能够取得卓越成就；然而，缺乏学术氛围将阻碍你的发展。

——Joris Sprakel，机械生物学教授

同时，Sprakel每天都在修正他的观点和经验，跨学科合作的价值不可忽视。“即使没有财务支持，你仍然可以取得出色成果；但如果缺乏学术氛围，则无法实现。”此外，一项研究可能引发其他研究。正是通过跨学科方法，教授们目前已获得了2280万欧元的研究收入。其他将加入该联盟的研究人员包括来自瓦赫宁根、乌得勒支和奈梅亨的植物科学家同行以及来自阿姆斯特丹的实验物理学家、格罗宁根和埃因霍温的材料科学家以及来自瓦赫宁根和莱顿的理论学家。对于大多数协会成员而言，探索植物触感是一个全新课题。然而当与来自瓦赫宁根的科学家接触时，他们都表现出极大兴趣。“这种积极性既鼓舞着我们也坚定了我们对该项目的信心。”

研究生Harnvanichvech偶然发现了通过使用Sprakel的特殊机械传感器和其他现代工具对植物细胞施加可控压力，从而将力学和物理力量整合到生物学中。在接下来的几年里，他们将精确地揭示这一过程在各种植物物种中是如何运作的。如果一切顺利，科学家们或许能运用这些知识来帮助植物更有效地抵御入侵性病原体。

若欲深入了解其他研究如何运用这些基本知识，敬请参阅题为“Millions of euros for research on how plants feel：useful or wasteful?数百万欧元用于研究植物感受：有益还是浪费？”的文章。该文于4月16日那周在瓦大内网和wur.nl网站发布。

原文链接：

https://intranet.wur.nl/umbraco/en/news/how-to-find-the-answer-to-a-150-year-old-biological-problem/