Venus flytrap fordøyer sine byttedyr ved hjelp av enzymer som produseres av spesielle kjertler. For første gang, et forskerteam har målt og omhyggelig analysert kjertler’ aktivitet.

Venus flytrap (Dionaea muscipula) er en kjøttetende plante., Fange sitt bytte, hovedsakelig insekter, med en fangst struktur dannet av bladene, planter kjertler skiller ut et enzym som bryter ned byttedyr og ta opp næringsstoffene utgitt.

Selv om framlegg siden Darwin ‘ s banebrytende studier, disse secretory hendelser har ikke blitt målt og analysert til nå: Et internasjonalt team av forskere ledet av Rainer Hedrich, en biophysicist fra Julius-Maximilians-Universität (JMU) Würzburg i Bayern, Tyskland, presentere resultatene i tidsskriftet PNAS.,

Når en byttedyr prøver å unnslippe lukket felle, vil det uunngåelig touch sensoriske hår på innsiden. Noen mekanisk kontakt med hårene utløser et elektrisk signal som sprer seg over fellen i bølger. Fra den tredje signal anlegget produserer hormonet jasmonate; etter den femte signal, fordøyelsen kjertler som linje innsiden av feller som kunstgress er aktivert.

Kjertler skiller ut sure blemmer å brytes ned byttedyr

Hva er det neste som skjer i kjertel celler? De stadig produsere membranous bobler som er fylt med væske (secretory blemmer) og gi av sitt innhold., Dette skjer etter mekanisk stimulering av sensoriske hår, men også når kjertler kommer i kontakt med hormonet jasmonate. Hele prosessen avhenger av kalsium og er regulert av en rekke spesifikke proteiner.

Videre, gener blir aktivert i kjertler: «Vi antar at de gir for blemmer være lastet med protoner og klorid, som er saltsyre,» Hedrich forklarer han og legger til: «Vi brukte ion-sensitive elektroder for å måle at gjentatt berøring av sensorisk hår utløser en strøm av kalsium ioner i pakkboksen., Den økende kalsium nivå i cytoplasma forårsaker blemmer å fusjonere med plasma membran, på samme måte som signalstoffet sekresjon av nevroner. Tilstrømningen av kalsium er etterfulgt av efflux av protoner og klorid etter en tid.»

Avgjørende analyse med carbon fibre elektroder

Hva annet gjør kjertel blemmer inneholde? Dette ble analysert ved hjelp av karbonfiber elektroder i samarbeid med Erwin Neher (Göttingen), vinner av Nobels Fredspris, som har mye erfaring med denne teknikken., Sammen med Neher, den JMU forsker Sönke Scherzer justert måling metode til de forholdene som råder inne i Venus flytrap.

laget plassert i en karbon fiber elektrode over kjertel overflate og ventet med spenning på hva som ville skje. «Først, vi var skuffet fordi vi ikke umiddelbart oppdage signaler som kjent fra secretory celler i mennesker og dyr,» Scherzer minnes.

Bør blemmer inneholder saltsyre i de første timene etter å fange byttet, men ingen fordøyelsesenzymer ennå?, Og ingen molekyler ennå som kan sikre enzymer’ fungerer i det sure miljøet? Gjør anlegget har til å produsere all denne først?

Det er nøyaktig hvordan det fungerer: Molekylær biolog Ines Fuchs funnet ut at anlegget bare begynner å produsere enzymer som bryter ned byttedyr etter flere timer. Det første kjennetegnet signaler som skjedde etter seks timer, og prosessen var i full sving 24 timer senere. I løpet av denne fasen, den fellen er helt syrlig og fyldig i fordøyelsesenzymer.,

Stabiliserende effekt av glutation holder enzymer fit

Professor Heinz Rennenberg (Freiburg) fant også glutation (GSH) i utskilles enzym. Dette molekylet holder enzymer som er funksjonelle i det sure miljøet i Venus flytrap.

De samme prosessene som er beskrevet ovenfor, finner sted i den samme kronologisk rekkefølge, både når det sensoriske hårene blir stimulert og når utsette den fellen å hormonet jasmonate bare., «En touch vil veldig raskt utløse jasmonate signalering vei, men det tar tid før blemmer er produsert og lagt inn med riktig frakt som er tilrettelagt av hormonet,» Hedrich forklarer.

Kalsium er en obligatorisk ingrediens

Hvordan Venus flytrap flom sin «grønne mage» med den rette blandingen og bryter ned byttet inn sin næringsstoffer kan synliggjøres ved hjelp av magnetisk resonans imaging. Eberhard Munz fra MRT sentrum av JMU Institutt for Fysikk var ansvarlig for denne oppgaven.,

Hans eksperimenter viste også at når tilstrømningen av kalsium i kjertler er blokkert, felle og holder seg tørr. «Kalsium aktivering av kjertel-celler er derfor avgjørende,» Hedrich sier. «Så vil vi nå ta en nærmere titt på biologi av kalsium-tv på Venus flytrap. Vi ønsker også å undersøke mekanismen som teller-signaler som overføres ved sensorisk hår i kjertelen, og oversetter det inn jasmonate avhengige av biologi.»