致命有效陷阱:维纳斯捕蝇器如何捕捉猎物



金星捕蝇器是一种非常有趣的植物。她借助改良的叶子捕获了她的受害者(小昆虫,蜘蛛纲动物等)。表面有一些特殊的毛发,如果有的毛发碰到叶子的表面,它们会起反应。叶子的边缘迅速包裹起来,受害者被困住了,这逐渐将小动物变成了植物的食物。



捕蝇器需要动物性食物来补充氮储备-它通常出现在沼泽地地区,其土壤中的氮含量很低。但是,没有肌肉和神经系统的植物如何不仅捕获东西,而且还“记住”叶子内有受害者,所以不值得将其拆开吗?



捕获机制如何工作



几个月前,维尔茨堡大学的生物学家发表了一项关于植物捕获受害者的机理的研究结果。事实证明,该工厂“知道如何计数”。事实是,多数情况下,只有在第二次触摸后才会触发出现某些内容的页面。事实是,金星捕蝇器在叶片的高速弯曲上花费了大量资源,因此,不允许花费精力来响应风,灰尘,鹅卵石等敏感头发。



金星捕蝇器等待第二次接触,但只有随后才挤压叶子。当昆虫接触位于叶子边缘的毛发然后出现在中心时,该机制最有效。根据科学家的说法,头发具有累积作用。



感官毛发能够感知甚至0.05毫牛顿的力。捕集阱的响应时间取决于触摸力和施力方向。



在toga中,捕蝇器不仅可以捕捉慢速昆虫和节肢动物(甲虫,毛毛虫,木虱),而且还可以捕捉快速飞翔的苍蝇和蚊子。此外,植物越饿,榨叶机制的反应越快。





这还不是全部



诱集叶不能立即完全关闭,也不会开始产生消化酶。要启动此过程,需要五种激励措施。德国科学家认为,这种行为可以与对成本和可能结果的初步分析进行比较。激励措施越多,生产的可能性就越大,这绝对是值得的。如果“分析”表明受害人不值得花费精力和酶,那么12小时后,昆虫或卵石就会被叶子扔掉。



一切都会好起来的,但问题来了-捕蝇器到底能算出多少?如果片材仅经过1次触摸就塌陷了,那就可以了。但是他至少要触摸两次,然后才进行操作,然后经过五次触摸,才开始产生酶并最终压缩。这就是“计数”和“分析”的能力。德国科学家决定找出这种机制是如何工作的。





为此,他们将荧光钙传感器引入了工厂。事实证明,正是钙浓度的变化以某种方式影响了植物的“记忆”。以前,科学家无法确切了解组织中钙的浓度与“分数”的关系,但是现在一切都可以了。



德国科学家得到了日本科学家的帮助,他们开发了专门的GCaMP6制剂。它是一种发光有机物质,通过与钙结合而发出绿色光。正是这种绿色荧光使团队能够跟踪钙浓度的变化,以响应用针刺激植物的敏感毛发。



在使用荧光物质之前,科学家们尝试使用其他方法找出植物“记忆”的机制,为此花费了2.5年的时间。但是直到现在,我们还是设法找到了一切。



那么钙是什么呢?



第一次接触捕蝇器的敏感毛发就会启动将钙离子释放到一定水平的机制。如果在30秒内再次触摸,则钙浓度达到临界水平,此后陷阱将起作用。如果半分钟后无反应,则钙浓度将开始下降。我们可以说捕蝇器“记住”事件达30秒。





现在,科学家们计划将他们的研究推论到逻辑上,并研究钙的浓度与捕蝇器的“神经系统”之间的关系。它将猎物的运动转换成通过细胞传播的电信号。



结果,研究人员计划研究捕食性植物的进化过程,并进一步了解狩猎的基础机制。到目前为止,动植物的许多生物学特征仍然是一个谜,科学家的任务是揭开它的神秘面纱。顺便说一句,所有带有陷阱叶子的植物都有一个共同的祖先-一种不捕猎动物性食物的植物。但是在他的基因组中,有一些区域不仅被根部而且还被叶子吸收并吸收养分,因此这些区域后来演变为其他区域。在捕食性植物中开发出了类似的机制,这种捕食者种植了诱捕器而没有元素主动对猎物做出反应。



DOI:自然植物,2020.10.1038 / s41477-020-00773-1






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