แตงกวาที่กำลังพุ่งน้ำนั้นตั้งชื่อตามวิธีที่พวกมันพ่นเมล็ดออกมาด้วยไอพ่นของเหลวที่รุนแรง และในที่สุด นักวิทยาศาสตร์ก็ได้ไขกลไกอันลึกลับของการปล่อยระเบิดเหล่านี้ออกมาแล้ว
การวิจัยใหม่แนะนำแตงกวาที่กินไม่ได้เหล่านี้ (อีลาเทเรียมเอคบัลเลียม) ซึ่งมีชื่อในภาษากรีกแปลว่า "โยนทิ้ง" โดยจะสะสมของเหลวไว้ในผลแตงกวา สร้างความกดดันอย่างมากภายในแตงกวาจนระเบิดในที่สุด เป็นที่น่าสังเกตว่านักวิทยาศาสตร์ค้นพบว่าความดันนี้ลดลงก่อนที่เมล็ดจะถูกปล่อยออกมา เนื่องจากของเหลวระบายจากผลไม้เข้าสู่ลำต้น เปลี่ยนรูปร่าง และเหวี่ยงแตงกวาออกไปจนพ่นสิ่งที่อยู่ในนั้นออกมา
การค้นพบนี้ให้คำตอบสำหรับคำถามที่นักวิจัยสนใจมานาน
“เป็นเวลาหลายศตวรรษแล้วที่ผู้คนถามว่าทำไมและทำไมพืชพิเศษนี้จึงส่งมันมาด้วยความรุนแรงเช่นนี้” ผู้ร่วมเขียนการศึกษาคริส ธอโรกู๊ดรองผู้อำนวยการและหัวหน้าฝ่ายวิทยาศาสตร์ของ Oxford Botanic Garden and Arboretum ในสหราชอาณาจักร กล่าวในคำแถลง- "ตอนนี้ในฐานะทีมนักชีววิทยาและนักคณิตศาสตร์ ในที่สุดเราก็ได้เริ่มไขปริศนาทางพฤกษศาสตร์อันยิ่งใหญ่นี้แล้ว"
ที่เกี่ยวข้อง:
แตงกวาฉีดน้ำจัดอยู่ในวงศ์มะระ (Cucurbitaceae) ซึ่งรวมถึงแตง ฟักทอง และบวบด้วย เพื่อทำความเข้าใจว่าแตงกวาขนปุยตัวเล็ก ๆ เหล่านี้ปล่อยเมล็ดได้อย่างไร Thorogood และเพื่อนร่วมงานของเขาใช้การถ่ายภาพแบบไทม์แลปส์ ซีทีสแกน และกล้องความเร็วสูงที่สามารถจับภาพได้ 8,600 เฟรมต่อวินาที การดีดเมล็ดออกใช้เวลาเพียง 30 มิลลิวินาที ซึ่งสั้นเกินกว่าจะมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า ตามคำกล่าว
ทีมงานยังตรวจวัดปริมาตรของแตงกวาและลำต้นก่อนและหลังต้นไม้ปล่อยเมล็ด จากนั้นนักวิจัยได้ป้อนข้อมูลเหล่านี้ลงในแบบจำลองทางคณิตศาสตร์เพื่อทำแผนที่กลไกและวิถีการดีดเมล็ดออก
ผลลัพธ์ซึ่งเผยแพร่เมื่อวันจันทร์ (25 พ.ย.) ในวารสารพนสเผยเป็นครั้งแรกว่าแตงกวาที่พุ่งออกมาขับไล่เมล็ดของมัน "ด้วยความเร็วและความแม่นยำที่น่าทึ่ง" ผู้เขียนร่วมการศึกษาค้นหากล่องนักวิจัยในกลุ่ม Physics of Fluid & Soft Matter แห่งมหาวิทยาลัยแมนเชสเตอร์ในสหราชอาณาจักรกล่าวในคำสั่งแยกต่างหาก-
ของเหลวสะสมอยู่ในแตงกวาเป็นเวลาหลายสัปดาห์ ดังนั้นจึงสร้างแรงกดดันที่จำเป็นในการดีดเมล็ดออก แต่ในช่วงวันก่อนการปล่อย ของเหลวบางส่วนจะเคลื่อนเข้าสู่ก้าน ทำให้มันยาวขึ้น หนาขึ้น และแข็งขึ้น กระบวนการนี้ "แทบไม่เคยได้ยินมาก่อนในโลกของพืช" และเปลี่ยนมุมของแตงกวาในลักษณะที่ช่วยเพิ่มการแพร่กระจายของเมล็ดเมื่อผลแตก Box กล่าว
เสี้ยววินาทีก่อนที่เมล็ดจะงอก ปลายก้านจะถอยห่างจากแตงกวา ส่งผลให้พวกมันหมุนขณะที่มันยิงออกไป ผลจากการเคลื่อนไหวแบบบิดเบี้ยวนี้ แตงกวาที่พุ่งออกมาสามารถโยนเมล็ดพืชได้ไกลถึง 10 เมตรจากต้นแม่ด้วยความเร็ว 66 ฟุตต่อวินาที (20 เมตรต่อวินาที)
“การระเบิดของต้นแตงกวาได้พัฒนามาหลายชั่วอายุคนเพื่อช่วยให้มันอยู่รอด” Box กล่าว "กลไกเหล่านี้ช่วยให้พืชสามารถกระจายเมล็ดพืชไปเป็นบริเวณกว้าง และลดความแออัดยัดเยียดและการแข่งขันระหว่างลูกหลานและพืชใกล้เคียง ทำให้มั่นใจได้ว่าคนรุ่นต่อไปจะมีโอกาสอยู่รอดได้ดีขึ้น"
จากการศึกษาพบว่า การเปลี่ยนแปลงกลไกเหล่านี้เล็กน้อยสามารถลดโอกาสรอดชีวิตของเมล็ดพืชได้ ในแบบจำลองของพวกเขา นักวิจัยได้สำรวจผลที่ตามมาจากการสร้างแรงกดดันในผลไม้โดยไม่มีการกระจายของเหลวไปยังลำต้น ซึ่งทำให้เมล็ดกระจายตัวใกล้ต้นแม่มากขึ้น และลดอัตราการรอดชีวิตของต้นกล้า
ผลลัพธ์ดังกล่าวสามารถไขปริศนาที่มีมายาวนานได้ แต่ก็สามารถสร้างแรงบันดาลใจให้กับเทคโนโลยีใหม่ๆ ได้ด้วย เช่น อุปกรณ์ทางการแพทย์ที่สามารถขับยาตามความต้องการไปยังจุดเฉพาะในร่างกายได้ Box กล่าวในแถลงการณ์ฉบับแรก “งานวิจัยนี้นำเสนอการประยุกต์ใช้ที่เป็นไปได้ในด้านวิศวกรรมที่ได้รับแรงบันดาลใจจากชีวภาพและวัสดุศาสตร์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งระบบการนำส่งยาตามความต้องการ” เขากล่าว
