КАК РАБОТАЮТ ДАТЧИКИ ДАВЛЕНИЯ У ВЕНЕРИНОЙ МУХОЛОВКИ

Все клетки растений могут реагировать на контакт или повреждение. Плотоядная венерина мухоловка (Dionaea muscipula) имеет для этих целей сверхчувствительные органы: чувствительные сенсорные волоски, которые регистрируют даже самые слабые механические стимулы. Волоски их усиливают и преобразуют в электрические сигналы, которые быстро распространяются по растительной ткани.

Исследователи из Вюрцбургского университета (JMU) в Баварии, Германия, изолировали отдельные сенсорные волоски и проанализировали гены, которые активно участвуют в ловле насекомых. «В ходе этого процесса мы впервые обнаружили гены, которые, скорее всего, служат в царстве растений для преобразования локальных механических стимулов в системные сигналы», — рассказал ботаник из JMU профессор Райнер Хедрих.

Это отличная новость, поскольку до сих пор практически ничего не было известно о механических рецепторах растений. Команда Хедриха представила результаты исследования в открытом журнале PLOS Biology.

Ловушка венериной мухоловки состоит из двух половинок, на каждой из которых по три сенсорных волоска. Если волосок согнуть, у его корня образуются электрический сигнал, потенциал действия. У основания волоска также находятся клетки, в которых ионные каналы разрываются из-за растягивания мембраны их оболочки и становятся электропроводными.

Подобным образом эти микро-силовые сенсоры трансформируют механические стимулы в электрический сигнал, который от волоска расходится по всей ловушке. После двух потенциалов действия ловушка захлопывается. Исходя из количества потенциалов действия, запущенных попытками животных освободиться, плотоядные растения оценивают, насколько велика добыча и стоит ли запускать систему пищеварения.

Чтобы исследовать молекулярную основу этой уникальной функции, команда Хедриха «собрала» около 1000 сенсорных волосков. Совместно с биоинформатиком из JMU профессором Йоргом Шульцом они идентифицировали гены в волосках.

«В процессе мы обнаружили, что отпечатки генов, задействованных в волосках, отличаются от отпечатков других типов клеток в ловушках», — сказал Шульц. Как механические стимулы преобразуются в электричество? «Чтобы ответить на этот вопрос, мы сконцентрировались на ионных каналах, которые экспрессируются в сенсорных волосках или находятся исключительно там», — добавил Шульц.

Также выделяется сенсорно-волосковый специфический калиевый канал KDM1. Недавно разработанные электрофизиологические методы показывают, что без этого канала электрическая возбудимость сенсорных волосков теряется, и они больше не могут запускать потенциал действия. «Сейчас мы должны определить и охарактеризовать ионные каналы, которые играют важную роль в ранних фазах запуска потенциала действия», — сказал Хедрих.

Источник: journals.plos.org

Комментарии: