06.10.2020
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.
Вчера, 09:23
Сергей Васильев

Биологи обнаружили, что обширные скопления пластика позволяют прибрежным животным осваивать открытое море, прежде для них недоступное, и распространяться по всем уголкам океана.

Позавчера, 20:00
Василий Парфенов

Пару недель назад Международная космическая станция разменяла 23-й год своего существования на орбите. И хотя далеко не все ее модули насчитывают и десяти лет эксплуатации, конструкция в целом давно вызывает опасения в надежности. В числе прочего американскую сторону особо волнуют недавние неполадки в российском сегменте. Их считают предвестником серьезного препятствия человеческой экспансии в космос — когда мы лишимся важнейшего форпоста на орбите Земли, а замены ему еще не появится.

Позавчера, 09:29
ФизТех

Переключения магнетиков между спиновыми состояниями могут передавать логический сигнал, и этим процессом можно заменить перенос электронов в современных процессорах. Ученым из МФТИ и их коллегам из Института элементоорганических соединений имени А. Н. Несмеянова и Испании впервые удалось зарегистрировать специфический переход соединения железа между состояниями. Это поможет разработать процессоры и устройства памяти с большим отношением производительности к количеству потребляемой энергии.

1 декабря
Мария Азарова

Более низкие уровни интерлейкина-6 — маркера системного воспаления — выявили у людей, которые считали, что готовы предоставлять больше поддержки окружающим, чем получать взамен.

Позавчера, 20:00
Василий Парфенов

Пару недель назад Международная космическая станция разменяла 23-й год своего существования на орбите. И хотя далеко не все ее модули насчитывают и десяти лет эксплуатации, конструкция в целом давно вызывает опасения в надежности. В числе прочего американскую сторону особо волнуют недавние неполадки в российском сегменте. Их считают предвестником серьезного препятствия человеческой экспансии в космос — когда мы лишимся важнейшего форпоста на орбите Земли, а замены ему еще не появится.

Вчера, 09:23
Сергей Васильев

Биологи обнаружили, что обширные скопления пластика позволяют прибрежным животным осваивать открытое море, прежде для них недоступное, и распространяться по всем уголкам океана.

12 ноября
Мария Азарова

Кошки оказывались сбиты с толку, когда их человек, как им казалось, «телепортировался» в новое, неожиданное место. Однако они не реагировали таким же образом на чужих людей или других животных.

25 ноября
НИУ ВШЭ

Мобильные ученые публикуются в индексируемых журналах в два раза чаще. К такому выводу пришли исследователи из НИУ ВШЭ.

18 ноября
Ольга Иванова

Группа исследователей из Китая и США выявила дополнительный фактор, который мог способствовать самому крупному вымиранию на планете.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: