Біологія
Технології
Біологія
Технології

Венерину мухоловку помітили за створенням магнітного поля

Німецькі вчені впіймали венерину мухоловку за створенням магнітного поля, яке зафіксували за допомогою атомного магнітометра. Виявилося, що пастка листя рослини разом з електричними сигналами під час закриття-відкриття, генерує магнітне поле, яке досі не виявляли — його амплітуда сягає половини пікотесла. Результати «томографії» рослини вчені опублікували у журналі Scientific Reports.

Anne Fabricant

Anne Fabricant

Звідки у рослин електрична активність?

В людському мозку зміни напруги в певних областях є результатом узгодженої електричної активності, яка в формі потенціалів дії поширюється усередині масивів нервових клітин. У рослин такі електричні сигнальні шляхи беруть участь у внутрішньоклітинному передаванні зовнішніх стимулів — світла, температури, дотиків, ушкоджень або хімічних речовин, і можуть стимулювати у тому числі рух рослин за рахунок впливу на тургор клітин. Найбільш помітна різниця у рослин, порівняно з поодинокими клітинами великих тварин — значно більша тривалість потенціалу дії і менша швидкість поширення збудження в рослинних клітинах.

Як це у венериної мухоловки?

Венерина мухоловка, Dionaea muscipula, є хижою рослиною, яка харчується комахами(чим компенсує нестачу азоту), яких приваблює її фруктовий аромат. Сідаючи на її листя, комаха торкається чутливих волосків на їхній поверхні, пастка закривається і жертва перетравлюється рослиною. Саме під час дотику до чутливих волосків через всю конструкцію пастки проходить потенціал дії, який і запускає її закривання, причому, венерина мухоловка ще і рахує кількість дотиків — закривається лише на другий, а починає перетравлювати(виділяти травні ферменти) лише на третій.

І хоч ми вже добре знаємо, як рослини випускають електричні сигнали та як вони, подібно нервовій системі тварин, можуть переміщатися клітинною мережею, електроенцефалографія, магнітоенцефалографія і магнітно-резонансна томографія, які використовуються для реєстрації цієї активності, пристосувати для рослин складно. А вимірювання магнітного поля, яке супроводжує розподіл потенціалів дії в окремих клітинах рослин, цікаві і як метод прямого вимірювання внутрішньоклітинного струму, так і як спосіб оцінити провідність та швидкість поширення сигналу.

Як виміряти магнітне поле мухоловки?

Дослідникам не знадобилося годувати рослину комахами для своєї роботи: потенціали дії D. muscipula можна запустити не лише механічним впливом, а і, наприклад, солоною водою, теплом чи холодом. Щоб усунути потенційний механічний фоновий шум під час вимірювання, дослідники використали теплову стимуляцію для збудження потенціалів дії. Також електричні сигнали поширюються не всією рослиною, а лише у її пастці - стебло, наприклад, від них ізольоване. Причому, не обов’язково залишати обидва листка рослини, і для зручності досліджень можна залишити лише одну з пелюсток пастки, що не вплине на електричні і магнітні характеристики рослини. Таку конструкцію вчені і використали у своєму дослідженні.

Також дослідникам не довелося використовувати надпровідні магнітнометри з квантовими інтерференційними пристроями (SQUID), які необхідно охолоджувати до кріогенних температур. Їм знадобився лише атомний магнітометр, заповнений парою атомів лужних металів, які реагують на невеликі зміни в локальному магнітному полі. Так вдалося з’ясувати, що електрична активність венериної мухоловки може генерувати магнітні сигнали з амплітудою до 0,5 пікотесла. У майбутньому вчені прагнуть виміряти ще більш слабкі сигнали від інших видів рослин, щоб використовувати ці дані для, наприклад, сільського господарства, і виявляти реакцію рослин на раптові зміни температури, шкідників або хімічні впливи, без пошкодження їх за допомогою електродів.

тургор
напружений стан клітинної стінки, зумовлений тиском на неї цитоплазми зсередини клітини