Ученые наконец раскрыли тайну венериной мухоловки которая озадачивала Дарвина более века
Ученым удалось раскрыть тайну венериной мухоловки, которая оставалась неразгаданной со времен Чарльза Дарвина. Речь идет об одном из самых необычных хищников в мире растений — небольшом насекомоядном растении, обитающем в болотистых районах восточного побережья США и способном захватывать добычу с поразительной скоростью.
Венерина мухоловка известна своими листьями-ловушками, напоминающими челюсти. Растение привлекает насекомых сладким нектаром, а затем использует чувствительные волоски-триггеры на внутренней поверхности листьев. Когда насекомое касается этих волосков, ловушка захлопывается, удерживая жертву внутри. Однако на протяжении десятилетий ученые не могли понять, каким образом растение, не имеющее ни мышц, ни нервной системы, способно двигаться настолько быстро, что ловит даже очень быстрых летающих насекомых.
Еще Чарльз Дарвин был поражен возможностями этого растения. Он описывал венерину мухоловку как организм, который после возбуждения выделяет жидкость с кислотой и ферментами, напоминающую пищеварительные соки животных. Настолько необычным казалось ее поведение, что Дарвин предполагал наличие у растения своеобразного аналога мышц.
Новая работа международной группы исследователей позволила наконец приблизиться к разгадке этого механизма. Эксперименты показали, что после срабатывания чувствительных волосков клетки листьев-ловушек очень быстро меняют свои механические свойства. В течение долей секунды клеточные стенки становятся значительно мягче, что и запускает процесс стремительного закрытия ловушки.
По словам ведущего автора исследования доктора Йоэля Фортерра из Национального центра научных исследований Франции и Университета Экс-Марсель, загадка движения мухоловки долгое время оставалась одной из самых интригующих в ботанике. Ученый отметил, что Дарвин был настолько озадачен этим явлением, что считал, будто внутри растения должны находиться мышцы, хотя растения не обладают ни мышцами, ни нервами.
Одной из главных трудностей для исследователей было изучение чрезвычайно быстрого процесса движения. Кроме того, ученых давно интересовало, каким образом растение различает случайное срабатывание ловушки и настоящую добычу. Если ловушка закрывается из-за капли воды или другого ложного сигнала, она обычно открывается снова уже на следующий день. Если же внутрь попадает насекомое, начинается длительный процесс переваривания, который может продолжаться несколько недель, пока растение не растворит мягкие ткани и не извлечет питательные вещества.
В ходе экспериментов команда ученых зафиксировала листья растения при помощи стоматологического клея. Это позволило активировать чувствительные волоски, сохранив ловушку в открытом состоянии и обеспечив возможность проведения точных измерений. Предыдущие исследования уже показали, что прикосновение к волоскам вызывает электрический сигнал, который запускает закрытие ловушки за доли секунды.
Для дальнейшего изучения механизма исследователи использовали наноиндентор — прибор, предназначенный для сверхточных механических измерений. Металлический наконечник устройства прикладывали к внешней поверхности листьев. Измерения показали, что после активации волосков жесткость тканей заметно снижается.
Как объясняет Фортерр, причина заключается в том, что сами клетки временно становятся более гибкими. Ранее существовали гипотезы, согласно которым движение происходило главным образом за счет перераспределения воды внутри листьев. Однако новые данные указывают на иной механизм.
По словам ученого, обнаруженный процесс напоминает работу вывернутого поршня или кнопки, которая возвращается в исходное положение под действием давления. Быстрое размягчение клеточных стенок позволяет листьям почти мгновенно изменить форму и захлопнуть ловушку.
Фортерр отметил, что ему не известны другие растения, обладающие подобными механическими свойствами. Венерина мухоловка способна чрезвычайно быстро изменять механические характеристики своих клеток, что делает ее уникальной в растительном мире.
Исследователь признался, что изучает эту загадку уже около двадцати лет. По его словам, как физика его всегда интересовали силы и механизмы, лежащие в основе движения растения. Теперь благодаря результатам работы одна из самых известных биологических загадок наконец получила убедительное объяснение.
Исследование в журнале Science.