Венерина мухоловка (Dionaea muscipula)

Хищное растение венерина мухоловка (Dionaea muscipula) - это не просто безмолвный цветок, а живой микрокомпьютер, который умеет «считать» до двух и даже до пяти с помощью сложнейших химических реакций. Пока мы наблюдаем за ее реакции, ученые изучают, как электрические сигналы координируют химические каскады внутри растительных клеток.

У венериной мухоловки нет нервной системы, но она использует потенциалы действия - точно такие же электрические импульсы, как в нервных клетках человека. На внутренней стороне ловушки расположены три пары чувствительных волосков-трихом. Когда насекомое задевает волосок первый раз, механическое давление открывает мембранные ионные каналы. Ионы кальция (Ca??) устремляются внутрь клеток, создавая электрический потенциал. Если в течение примерно 20 секунд происходит второе касание, концентрация ионов кальция достигает критического порога. Этот химический сигнал мгновенно активирует гидродинамический напор: вода перекачивается из клеток внутренней стороны ловушки во внешнюю, заставляя створки стремительно захлопнуться всего за 0,1 секунды!

В России механизмы передачи электрических сигналов в растениях, роль ионных каналов и биохимию фитогормонов активно исследуют ученые в Институте физиологии растений им. К.А. Тимирязева РАН (ИФР РАН) в Москве и Институте биохимической физики им. Н.М. Эмануэля РАН (ИБХФ РАН). Наши биологи изучают, как растения адаптируются к стрессу с помощью быстрых ионных токов.

Фактов про растительный счет:

1. Химический разряд: Растение не захлопывается от капель дождя или упавших веток именно благодаря двухэтапному счету. Это экономит АТФ (главную энергетическую валюту клеток), ведь на повторное открытие пустого листа уходит до нескольких дней.

2. Кратковременная память: Ловушка удерживает информацию о первом касании около 20 секунд за счет постепенного выведения ионов кальция из цитоплазмы. Этот процесс - простейшая форма кратковременной химической памяти.

3. Счет до пяти: Если жертва поймана и продолжает двигаться внутри, она задевает волоски снова. На третье касание ловушка закрывается герметично, а на пятое - клетки начинают выделять агрессивную смесь из муравьиной кислоты и ферментов (хитиназ) для полного переваривания насекомого.

Зачем ученым изучать венерину мухоловку?

Изучение растительных ионных каналов и гидродинамики клеток помогает биоинженерам создавать мягкие робопротезы, искусственные мышцы и умные гидрогели, которые могут сжиматься и расширяться без использования моторов под воздействием изменения концентрации солей или электрических микроимпульсов.

Проект ИХР РАН по популяризации науки поддержан Минобрнауки России и Десятилетия науки и технологий.

Телеграм: t.me/ainewsline

Источник: vk.com

Комментарии: