Раскрыт секрет Венериной мухоловки: как растение ловит добычу

Что не имеет мозга и нервной системы, но ведёт себя так, будто реагирует на раздражители? Ответ прост — венерина мухоловка. Это известное хищное растение умеет ловить насекомых и мелких животных, и теперь учёные наконец поняли, как именно оно это делает.

Живое поведение без нервов

Есть в этом процессе нечто зловеще-завораживающее. Мухоловка захлопывает ловушку так стремительно, будто у неё есть мышцы и рефлексы. Модифицированные листья растения мгновенно смыкаются, но при этом проявляют поразительную избирательность: мухоловка отличает живое насекомое от капли воды, может «понять», слишком ли крупна добыча, и даже не реагирует на неподвижные объекты.

Как такое возможно, если у растения нет ни нервов, ни мозга? Что происходит между касанием чувствительных волосков внутри ловушки и самим моментом захлопывания?

Механика ловушки

С точки зрения физики всё довольно просто. Вместо мышц листья мухоловки находятся под постоянным гидравлическим напряжением. Когда срабатывает механизм, запасённая энергия высвобождается как пружина, и створки мгновенно смыкаются. Этот процесс понятен, но долгое время оставался загадочным сам момент запуска — как именно прикосновение превращается в команду «закрыться»?

Генетические эксперименты японских учёных

Чтобы выяснить это, исследователи из Университета Сайтамы в Японии использовали методы генной модификации. Они сосредоточились на чувствительных волосках на листьях растения. Для срабатывания ловушки нужно, чтобы волоски были задеты дважды в течение примерно 20 секунд — и при этом прикосновение должно быть достаточно сильным. Если стимул слишком слабый, растение его просто игнорирует.

Как электрический сигнал заменяет нерв

Учёные обнаружили, что прикосновение к волоску вызывает электрический заряд через ионный канал кальция, называемый DmMSL10, который сконцентрирован у основания волоска. Слабое касание создаёт небольшой заряд, который остаётся внутри клетки и не вызывает реакции. Но если прикосновение достаточно сильное и повторяется, заряд усиливается и вызывает каскад электрических импульсов — своего рода «переключатель», запускающий механизм ловушки.

Это электрическое возбуждение можно назвать примитивным аналогом нервного сигнала. Чтобы проверить гипотезу, исследователи изменили гены мухоловки так, чтобы работа канала DmMSL10 была нарушена. Кроме того, они внедрили белок-индикатор GCaMP6f, который заставлял ткани растения светиться при появлении электрических импульсов.

Опыт с муравьями

Затем учёные сравнили работу обычных и мутировавших мухоловок в террариуме, где свободно ползали муравьи. Оказалось, что изменённые растения не могли создавать достаточно сильный электрический заряд, чтобы запустить ловушку. В результате они ловили насекомых гораздо хуже: большинство муравьёв спокойно спасались, в то время как обычные растения действовали без промаха.

Выводы исследования

«Наши наблюдения показывают, что DmMSL10 — это ключевой механосенсор чувствительных волосков, позволяющий растению улавливать даже едва заметные прикосновения», — пояснил доцент Хираку Суда. По его словам, подобные механизмы сенсорного отклика, вероятно, существуют и у других растений, ведь способность воспринимать прикосновение играет важную роль во многих биологических процессах.

Статья по теме на LifeGlobe.net: Как устроена Венерина Мухоловка?

Мир без нервов — но с чувствами

История венериной мухоловки — напоминание о том, что жизнь может быть невероятно изобретательной. Даже не имея нервной системы, это растение научилось чувствовать, реагировать и действовать быстрее многих животных. И теперь наука наконец знает, как оно это делает — с помощью электричества, давления и удивительной точности природы.