Новое исследование механизмов осязания в венериной мухоловке указывает на более общие принципы чувствительности к прикосновениям у растений.
Несмотря на отсутствие нервной системы у растений, они способны реагировать на внешние физические воздействия. У венериной мухоловки присутствуют особые сенсорные волоски, которые функционируют как органы осязания. Два быстрых касания запускают цепочку биохимических реакций, приводящих к стремительному закрытию ловушки вокруг потенциальной жертвы. Однако точный молекулярный механизм сенсорного восприятия прикосновений все еще не полностью выяснен, сообщает EurekAlert.
Исследователи из Университета Сайтамы (Япония) вместе с коллегами установили, что ионный канал DmMSL10, расположенный в основании сенсорных волосков, является основным детектором прикосновений. Он реагирует даже на незначительные раздражения.
Специалисты применили новый метод визуализации изменений концентрации кальция (Ca²⁺) в клетках растения. Они создали линии мухоловок, которые экспрессируют флуоресцентный индикатор Ca²⁺ GCaMP6f, и использовали технологию двухфотонной микроскопии для фиксации электрических импульсов клеток. Этот подход позволил наблюдать, как физический контакт преобразуется в биологически значимый сигнал в живом организме.
Эксперимент продемонстрировал, что легкое касание клетки вызывает лишь минимальные изменения уровня кальция, а электрическое напряжение остается ограниченным локальной областью. В то же время сильное воздействие создает значительно больший скачок напряжения, который достигает определенного порога, активируя распространение мощного электрического импульса и волны кальция. Сигнал быстро передается от основания сенсорных волосков к основной части листа, что схоже с принципом работы нервной системы животных.
Кроме того, ученые исследовали роль DmMSL10 в восприятии прикосновений, создав мутантные растения с отключенным геном DmMSL10. Подобные мутации снижали чувствительность к механическим раздражителям. В отличие от нормальных растений, стимуляция искусственно ослабленных особей вызывала лишь субпороговые местные сигналы кальция и недостаточное возбуждение клеток для формирования полноценного электрического импульса. Для проверки сделанных выводов эксперты воспроизвели условия обитания насекомоядных растений, позволив муравьям свободно перемещаться по поверхности листьев. Контрольные растения реагировали на контакт с насекомым распространением волн кальция по всему листу и последующим закрытием ловушек. Мутации же заметно снизили частоту возникновения таких волн и количество срабатываний ловушек.
Таким образом, исследователи пришли к выводу, что DmMSL10 является важнейшим элементом механорецепторов. Он обеспечивает высокую чувствительность к любым физическим взаимодействиям, даже очень деликатным. Этот вывод дает основания полагать, что аналогичные молекулярные механизмы могли бы иметь значимость в ощущении прикосновений и у других видов растений.
Фото: hi-tech.mail.ru