La Venere acchiappamosche digerisce la sua preda utilizzando enzimi prodotti da ghiandole speciali. Per la prima volta, un gruppo di ricerca ha misurato e analizzato meticolosamente l’attività delle ghiandole.

Venere acchiappamosche (Dionaea muscipula) è una pianta carnivora., Catturando le sue prede, principalmente insetti, con una struttura di cattura formata dalle sue foglie, le ghiandole delle piante secernono un enzima per decomporre la preda e assorbire i nutrienti rilasciati.

Sebbene postulato sin dagli studi pionieristici di Darwin, questi eventi secretori non sono stati misurati e analizzati fino ad ora: un team internazionale di ricercatori guidato da Rainer Hedrich, un biofisico della Julius-Maximilians-Universität (JMU) Würzburg in Baviera, Germania, presenta i risultati sulla rivista PNAS.,

Quando una preda cerca di sfuggire alla trappola chiusa, inevitabilmente toccherà i peli sensoriali all’interno. Qualsiasi contatto meccanico con i peli innesca un segnale elettrico che si diffonde attraverso la trappola in onde. Dal terzo segnale, la pianta produce l’ormone jasmonato; dopo il quinto segnale, vengono attivate le ghiandole digestive che rivestono l’interno delle trappole come il tappeto erboso.

Le ghiandole secernono vescicole acide per decomporre la preda

Cosa succede dopo nelle cellule della ghiandola? Producono sempre più bolle membranose piene di liquido (vescicole secretorie) e emettono il loro contenuto., Questo accade dopo la stimolazione meccanica dei peli sensoriali ma anche quando le ghiandole entrano in contatto con l’ormone jasmonato. L’intero processo dipende dal calcio ed è controllato da un numero di proteine specifiche.

Inoltre, i geni sono attivati nelle ghiandole: “Assumiamo che prevedano che le vescicole vengano caricate con protoni e cloruro, cioè acido cloridrico”, spiega Hedrich e aggiunge: “Abbiamo usato elettrodi sensibili agli ioni per misurare che il contatto ripetuto dei peli sensoriali innesca l’afflusso di ioni di calcio nella ghiandola., L’aumento del livello di calcio nel citoplasma fa sì che le vescicole si fondano con la membrana plasmatica, in modo simile alla secrezione di neurotrasmettitore dei neuroni. L’afflusso di calcio è seguito dall’efflusso di protoni e cloruro dopo un tempo di ritardo.”

Analisi conclusiva con elettrodi in fibra di carbonio

Cos’altro contengono le vescicole della ghiandola? Questo è stato analizzato utilizzando elettrodi in fibra di carbonio in collaborazione con Erwin Neher (Göttingen), vincitore del premio Nobel, che ha molta esperienza con questa tecnica., Insieme a Neher, il ricercatore JMU Sönke Scherzer ha adattato il metodo di misurazione alle condizioni prevalenti all’interno del flytrap di Venere.

Il team ha posizionato un elettrodo in fibra di carbonio sulla superficie della ghiandola e ha atteso con entusiasmo cosa sarebbe successo. “All’inizio, siamo rimasti delusi perché non abbiamo rilevato immediatamente i segnali come noto dalle cellule secretorie negli esseri umani e negli animali”, ricorda Scherzer.

Le vescicole dovrebbero contenere acido cloridrico nelle prime ore dopo la cattura della preda ma non ancora enzimi digestivi?, E ancora nessuna molecola che assicuri il funzionamento degli enzimi nell’ambiente acido? La pianta deve produrre prima tutto questo?

Questo è esattamente come funziona: la biologa molecolare Ines Fuchs ha scoperto che la pianta inizia a produrre solo gli enzimi che decompongono la preda dopo diverse ore. I primi segnali caratteristici si sono verificati dopo sei ore e il processo è stato in pieno svolgimento 24 ore dopo. Durante questa fase, la trappola è completamente acida e ricca di enzimi digestivi.,

L’effetto stabilizzante del glutatione mantiene gli enzimi in forma

Il professor Heinz Rennenberg (Friburgo) ha anche trovato il glutatione (GSH) nell’enzima secreto. Questa molecola mantiene gli enzimi funzionali nell’ambiente acido del flytrap di Venere.

Gli stessi processi sopra descritti avvengono nello stesso ordine cronologico sia quando vengono stimolati i peli sensoriali che quando si espone la trappola solo all’ormone jasmonato., “Un tocco attiverà molto rapidamente il percorso di segnalazione jasmonato, ma ci vuole tempo prima che le vescicole vengano prodotte e caricate con il trasporto corretto che è facilitato dall’ormone”, spiega Hedrich.

Il calcio è un ingrediente obbligatorio

Come l’acchiappamosche di Venere inonda il suo “stomaco verde” con la giusta miscela e scompone la preda nei suoi nutrienti può essere visualizzato utilizzando la risonanza magnetica. Eberhard Munz del centro MRT del Dipartimento di Fisica del JMU era responsabile di questo compito.,

I suoi esperimenti hanno anche dimostrato che quando l’afflusso di calcio nelle ghiandole è bloccato, la trappola rimane asciutta. “L’attivazione del calcio delle cellule della ghiandola è quindi cruciale”, afferma Hedrich. “Quindi ora daremo un’occhiata più da vicino alla biologia dei canali del calcio di Venere acchiappamosche. Vogliamo anche studiare il meccanismo che conta i segnali trasmessi dai peli sensoriali nella ghiandola e lo traduce in biologia jasmonato-dipendente.”