Биологи объяснили способность венериной мухоловки хранить память о контакте с «жертвой» — Naked Science
7 минут
Мария Азарова

Биологи объяснили способность венериной мухоловки хранить память о контакте с «жертвой»

4.2

Исследование подтвердило, что кратковременная память венериной мухоловки действительно связана с изменениями в концентрации кальция.

Венерина мухоловка
Венерина мухоловка — вид хищных растений из монотипного рода дионея семейства росянковые / © Getty Images

Листья хищного растения Dionaea muscipula, известного как венерина мухоловка, быстро закрываются, чтобы поймать свою жертву: среди таковых обычно значатся муравьи, пауки, жуки, кузнечики и другие летающие насекомые. «Схлопывание» происходит после двух последовательных механических стимулов, которые получают волоски на листьях, в течение примерно 30 секунд.

Считается, что венерина мухоловка запоминает первый стимул и передает сигнал от волосков к листовой пластинке. Однако вопрос о том, как это растение способно что-то запоминать, если у него нет мозга и нервной системы, давно волнует ученых.

Еще в конце 1980-х Дитер Ходик и Андреас Сиверс из Института ботаники при Боннском университете (Германия) предположили, что изменения в ионах кальция могут быть связаны со способностью венериной мухоловки хранить память о первом контакте с потенциальной жертвой. Но из-за отсутствия возможностей измерить концентрации кальция без повреждения клеток ученые не смогли подтвердить свою гипотезу. Теперь же в дело вступили японские биологи из Национального института фундаментальной биологии в городе Окадзаки. Их работа вчера вышла в журнале Nature Plants.

Сенсорные волоски венериной мухоловки / © NIBB

Им удалось визуализировать внутриклеточные концентрации кальция венериной мухоловки и показать, что они действительно отвечают за ее кратковременную память. Опыты проводили на трансгенной Dionaea muscipula, в геном которой ввели ген, кодирующий сенсорный белок внутриклеточного кальция GCaMP6 (излучает зеленый флуоресцентный белок при связывании с кальцием, тем самым позволяя исследователям буквально видеть, как меняются концентрации этого вещества в клетках растения).

Визуализация изменений внутриклеточной концентрации кальция венериной мухоловки с помощью флуоресцентного датчика GCaMP6 после стимуляции иглой / © NIBB
Области листа, демонстрирующие повышение концентрации кальция после первой и второй стимуляции / © NIBB

Ученые стимулировали при помощи иглы сенсорные волоски растения и затем замеряли изменения в уровнях кальция в листьях. Оказалось, ловушка венериной мухоловки захлопывается только тогда, когда концентрация внутриклеточного кальция переходит за определенный порог. При этом уровни внутриклеточного кальция падали некоторое время после первого контакта с предполагаемой жертвой. Если между первым и вторым стимулами, воспринимаемыми волосками, проходило более 30 секунд, ловушка не закрывалась, ведь концентрация внутриклеточного кальция не превышала того самого порогового значения.

«Стимуляция вызвала повышение цитозольной концентрации Ca 2+ ([Ca 2+ ]cyt ), начиная с сенсорных волосков и распространяясь на пластинку листа. Второй стимул довел [Ca 2+ ]cyt до более высокого уровня, достигнув порога, который коррелирует с закрытием листовой пластинки. Поскольку [Ca 2+ ]cyt постепенно снижался после первого стимула, увеличение уровня [Ca 2+ ]cyt, индуцированное вторым стимулом, было недостаточным для достижения порога примерно через 30 секунд. Волна Ca 2+, вызванная механической стимуляцией, двигалась на порядок быстрее, чем волна, вызванная контактом с черешками резуховидки Таля (Arabidopsis thaliana)», — объяснили авторы исследования.

«Это первый шаг к раскрытию эволюции движения растений и хищничества, а также лежащих в его основе механизмов. Подчеркну, что многие растения и животные обладают интересными, но неизученными биологическими особенностями», — отметил профессор Мицуясу Хасебе, руководитель исследования.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
8 часов назад
4 минуты
Сергей Васильев

Глубоко в носоглотке ученые обнаружили новую — четвертую — пару крупных слюнных желез, о существовании которой ранее никто не подозревал.

Вчера, 12:21
4 минуты
Ольга Иванова

Международная группа ученых сделала рентгеновские снимки грудного отдела тела муравьев, проанализировав их мышцы и внутренний скелет. В результате исследователи выяснили, что сила этих насекомых связана с потерей способности летать.

5 часов назад
28 минут
Александр Березин

Потепление помогает главному лесу планеты — где проживает 10% всех существующих видов, — а вот биотопливо грозит ему гибелью. Эта неприятная правда неполиткорректна, поэтому СМИ переворачивают ее с ног на голову. Попробуем разобраться, как до этого дошло.

Вчера, 12:21
4 минуты
Ольга Иванова

Международная группа ученых сделала рентгеновские снимки грудного отдела тела муравьев, проанализировав их мышцы и внутренний скелет. В результате исследователи выяснили, что сила этих насекомых связана с потерей способности летать.

16 октября
6 минут
Василий Парфенов

Несмотря на устоявшееся мнение, согласно которому газотурбинные двигатели (ГТД) почти достигли технологического совершенства и прироста характеристик более чем на единицы процентов в новых моделях ждать не стоит, инженеры продолжают искать способы радикально их улучшить. Компания GE Aviation уже до конца 2020 года собирается представить предсерийные экземпляры своих революционных силовых установок, которые должны быть на 20% долговечнее, на 35% экономичнее и будут иметь улучшенную на 80% энерговооруженность, чем предыдущие аналогичные модели.

16 октября
52 минуты
Александр Березин

Одни говорят, что в мире миллионы тонн ядерных отходов и что их никогда не удастся надежно захоронить, в связи с чем Гринпис перекрывает железные дороги, по которым везут ядерные материалы, и требует свернуть всю ядерную отрасль в одночасье. Другие утверждают, что реальные ядерные отходы от деятельности АЭС во всем мире помещаются в куб со стороной десять метров. Как понять, кто прав, а кто — нет? И почему то, что для одних — «отходы», другие рассматривают как ценную инвестицию в будущее? Попробуем разобраться.

28 сентября
29 минут
Александр Березин

Сентябрь 2020 года принес в Закавказье войну — столкновение Азербайджана и Нагорного Карабаха получило большой размах, общее число жертв, судя по всему, уже перевалило за сотню, а Ереван и Баку объявили мобилизацию (в Азербайджане — частичную). Объективного смысла в войне для самих участников нет. Баку не победит, но и Армения от конфликта ничего не выиграет. Пользу конфликт, однако, объективно принесет Турции, а также тем, кто поставляет в Азербайджан оружие. Возникает вопрос: почему война оказалась возможна, несмотря на дружественную позицию России к Армении, и зачем на нее пошли в Баку? И есть ли у Еревана разумный выход из назревающей бойни?

16 октября
6 минут
Денис Гордеев

Люди со второй и четвертой группами крови с большей вероятностью переболеют Covid-19 в тяжелой форме.

1 октября
39 минут
Александр Березин

После советской эпохи атомные реакторы перестали запускать в космос, но сегодня все постепенно меняется. К атомной энергетике для марсианских колоний примеривается Илон Маск, проекты лунных АЭС прорабатываются в России — и все несмотря на то, что в космосе условия для солнечной энергетики лучше, чем на нашей планете. Что заставляет космическую отрасль все чаще думать об атомных реакторах? Как ни странно, дело в том, что и ядерная энергетика в космосе становится еще важнее, чем на Земле. Попробуем разобраться почему.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Лучшие материалы
Предстоящие мероприятия
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: