فينوس صائدة الذباب نبات مثير للاهتمام للغاية. يلتقط ضحاياه (الحشرات الصغيرة ، العناكب ، إلخ) بمساعدة الأوراق المعدلة. هناك شعيرات خاصة على سطحها تتفاعل إذا اصطدم شيء ما بسطح الورقة. تلتف حواف الأوراق بسرعة وتحبس الضحية ، مما يحول المخلوق الصغير تدريجياً إلى طعام للنبات.
يحتاج صائد الذباب إلى طعام حيواني لتجديد احتياطيات النيتروجين - وعادة ما يظهر في المناطق التي توجد بها مستنقعات ، والتي تكون التربة فيها فقيرة بالنيتروجين. ولكن كيف يمكن للنبات ، الذي لا يحتوي على عضلات وجهاز عصبي ، أن يلتقط شيئًا ما ، ولكن أيضًا "يتذكر" أن هناك ضحية داخل الورقة ، ولا يستحق الأمر تفكيكها؟
كيف تعمل آلية الالتقاط
قبل بضعة أشهر ، نشر علماء الأحياء من جامعة فورتسبورغ نتائج دراسة حول آلية أسر الضحايا بواسطة النباتات. كما اتضح ، المصنع "يعرف كيف يحسب". والحقيقة هي أنه في أغلب الأحيان يتم تشغيل الورقة التي ظهر عليها شيء ما فقط بعد اللمسة الثانية. الحقيقة هي أن مصيدة فينوس تنفق الكثير من الموارد على الانحناء عالي السرعة للورقة ، لذلك لا يجوز إنفاق الطاقة على الاستجابة للرياح والغبار والحصى وما إلى ذلك فيما يتعلق بالشعر الحساس.
تنتظر مصيدة الذباب فينوس اللمسة الثانية ، ولكن بعد ذلك فقط تضغط على الورقة. تعمل الآلية بشكل أكثر فاعلية عندما تلمس الحشرة الشعر الموجود على حواف الورقة ثم تظهر في المركز. وفقا للعلماء ، الشعر له تأثير تراكمي.
الشعر الحسي قادر على إدراك قوة حتى 0.05 ميلي نيوتن. يعتمد وقت إطلاق المصيدة على قوة اللمس واتجاه القوة المطبقة.
في التوجا ، لا يستطيع صائد الذباب التقاط الحشرات والمفصليات البطيئة فقط - الخنافس واليرقات وقمل الخشب ، ولكن أيضًا سريعًا قادرًا على الطيران بعيدًا - الذباب والبعوض. علاوة على ذلك ، كلما كان النبات أكثر جوعًا ، زادت سرعة تفاعل آلية ضغط الأوراق.
وهذا ليس كل شيء
لا تنغلق ورقة المصيدة تمامًا على الفور ولا تبدأ في إنتاج الإنزيمات الهاضمة. لبدء هذه العملية ، هناك حاجة إلى خمس حوافز. يعتقد العلماء الألمان أن هذا السلوك يمكن مقارنته بتحليل أولي للتكاليف والنتائج المحتملة. كلما زادت الحوافز ، زادت احتمالية زيادة الإنتاج ، الأمر الذي يستحق بالتأكيد هذا الجهد. إذا أظهر "التحليل" أن الضحية لا تستحق الطاقة والإنزيمات التي تنفق عليها ، فإن الحشرة أو الحصاة يتم التخلص منها من الورقة بعد 12 ساعة.
سيكون كل شيء على ما يرام ، لكن السؤال الذي يطرح نفسه - كيف يمكن لصائد الذباب أن يكون قادرًا على العد؟ سيكون من الجيد إذا انهارت الورقة بعد لمسة واحدة فقط. لكنه يفعل ذلك بعد لمستين على الأقل ، ويبدأ إنتاج الإنزيم والضغط النهائي بعد 5 لمسات. وهذه هي القدرة على "العد" و "التحليل". قرر العلماء الألمان معرفة كيفية عمل هذه الآلية.
للقيام بذلك ، قاموا بإدخال جهاز استشعار الكالسيوم الفلوري في النبات. كما اتضح ، فإن التغيير في تركيز الكالسيوم هو الذي يؤثر بطريقة ما على "ذاكرة" النبات. في السابق ، لم يكن العلماء قادرين على معرفة بالضبط كيف يرتبط تركيز الكالسيوم في الأنسجة بـ "النتيجة" ، ولكن كل شيء نجح الآن.
تم مساعدة الألمان من قبل العلماء اليابانيين الذين طوروا إعدادًا متخصصًا GCaMP6. إنها مادة عضوية مضيئة تتوهج باللون الأخضر عندما ترتبط بالكالسيوم. كان هذا الفلور الأخضر هو الذي مكّن الفريق من تتبع التغيرات في تركيز الكالسيوم استجابةً لتحفيز الشعر الحساس للنبات بإبرة.
قبل استخدام مادة الفلورسنت ، حاول العلماء اكتشاف آلية "ذاكرة" النبات باستخدام طرق أخرى ، وقضوا 2.5 سنة على هذا. لكن الآن فقط تمكنا من اكتشاف كل شيء.
إذن ما هو الكالسيوم؟
تبدأ اللمسة الأولى للشعر الحساس في صائد الذباب آلية إطلاق أيونات الكالسيوم إلى مستوى معين. إذا كانت هناك لمسة أخرى في غضون 30 ثانية ، فإن تركيز الكالسيوم يصل إلى مستوى حرج ، وبعد ذلك سيعمل المصيدة. إذا لم يحدث شيء بعد نصف دقيقة ، سيبدأ تركيز الكالسيوم في الانخفاض. يمكننا القول أن صائد الذباب "يتذكر" الأحداث لمدة 30 ثانية.
يخطط العلماء الآن لإيصال أبحاثهم إلى نهايتها المنطقية ودراسة العلاقة بين تركيز الكالسيوم و "الجهاز العصبي" لصائد الذباب. إنه يحول حركة الفريسة إلى إشارات كهربائية تنتشر عبر الخلايا.
نتيجة لذلك ، يخطط الباحثون لدراسة العملية التطورية للنباتات المفترسة ، بالإضافة إلى معرفة المزيد عن الآليات التي يقوم عليها الصيد. حتى الآن ، تظل العديد من السمات البيولوجية للنباتات والحيوانات لغزًا ، ومهمة العلماء هي كشفها. بالمناسبة ، كل النباتات ذات الأوراق الفخارية لها سلف مشترك واحد - نبات لا يصطاد طعامًا للحيوانات. ولكن في جينومه ، كانت هناك بعض المناطق التي استخدمت لاكتشاف واستيعاب العناصر الغذائية ليس فقط من خلال الجذور ، ولكن أيضًا عن طريق الأوراق ، لذلك تطورت هذه المناطق لاحقًا إلى شيء آخر. تم تطوير آلية مماثلة في النباتات المفترسة التي تزرع مصائد زنبق الماء بدون عناصر تستجيب بنشاط للفريسة.
DOI: Nature Plants، 2020.10.1038 / s41477-020-00773-1 .
