Обнаружены электрические импульсы, запускающие венерину мухоловку

После открытия своих "клыков" Венерина мухоловка находится в ожидании. Она наносит удар, закрываясь, когда насекомое или паук прикоснется к ее сенсорным волоскам — сначала один, потом другой. Таким образом, растение заманивает и поглощает незваных гостей.

Группа исследователей, возглавляемая биоэлектроником Эленой Ставриниду из Линчёпингского университета в Швеции, впервые обнаружила электрические сигналы, вызывающие это смертельное движение у мухоловок Венеры. Несколько лет назад растениеведы установили, что два последовательных касания сенсорных волосков вызывают выброс заряженных ионов кальция внутри листьев растения перед их закрытием. Однако эти исследования не раскрыли полностью механизм передачи сигналов в растительных клетках.

Как и в человеческих клетках, в растительных клетках проток кальция создает потенциал действия, распространяющийся и между клетками растения. Хотя у растений нет нервной системы, эти электрические импульсы имеют схожесть с нервными импульсами, возникающими в человеческом организме.

Вместе с ионами кальция, ионы калия и хлора также проникают в клетки растения через ионные каналы, вызывая мгновенный дисбаланс заряда, который распространяется между клетками и создает электрический сигнал.

Для измерения и визуализации этих сигналов у D. muscipula исследователи разработали гибкий тонкопленочный датчик с электродами, обернутыми вокруг вытянутых частей растения. Они активировали сенсорные волоски растения и фиксировали его движения, одновременно записывая генерируемые электрические импульсы.

Результаты показывают, что электрические сигналы в мухоловках Венеры излучаются со стабильной скоростью от активированных сенсорных волосков, вызывая закрытие ловушки, если волоски касаются дважды в течение примерно 30 секунд. Если волоски активируются с интервалом более 1 минуты, второй сигнал движется быстрее, чем первый, что свидетельствует о готовности растения к новым стимулам.

Однако команда исследователей обнаружила, что некоторые электрические сигналы возникают спонтанно от не активированных волосков при закрытии ловушки. Известно, что растения посылают электрические сигналы, когда их едят травоядные животные или насекомые и черви атакуют корни, и они могут реагировать даже на легкое прикосновение. Ставриниду и ее коллеги также зафиксировали электрические сигналы, исходящие от поврежденных тканей, а не только от сенсорных волосков.

Однако для более глубокого понимания того, какие сообщения передают не активированные сенсорные волоски мухоловки и как электрические сигналы распространяются в растении, требуются дальнейшие исследования с использованием новых приборов.

Механизм передачи электрического сигнала от клетки к клетке и от корня к вершине растения до сих пор остается неизвестным. Ранее предполагалось, что сигналы распространяются через транспортную ткань растения, называемую флоэмой, но учитывая постоянную скорость распространения сигналов в мухоловках, исследователи считают эту гипотезу маловероятной.

Источник: Science Advances.