De Venusvlieg verteert zijn prooi met behulp van enzymen geproduceerd door speciale klieren. Voor het eerst heeft een onderzoeksteam de activiteit van de klieren gemeten en nauwkeurig geanalyseerd.

Venusvlieg (Dionaea muscipula) is een vleesetende plant., Het vangen van zijn prooi, voornamelijk insecten, met een vangstructuur gevormd door zijn bladeren, scheiden de klieren van de planten een enzym af om de prooi te ontbinden en de vrijgekomen voedingsstoffen op te nemen.hoewel gepostuleerd sinds Darwin ‘ s pioniersstudies, zijn deze secretoire gebeurtenissen tot nu toe niet gemeten en geanalyseerd: een internationaal team van onderzoekers onder leiding van Rainer Hedrich, een biofysicus van Julius-Maximilians-Universität (JMU) Würzburg in Beieren, Duitsland, presenteert de resultaten in het tijdschrift PNAS.,

wanneer een prooi probeert te ontsnappen aan de gesloten val, zal het onvermijdelijk de sensorische haren binnen raken. Elk mechanisch contact met de haren veroorzaakt een elektrisch signaal dat zich in golven over de val verspreidt. Vanaf het derde signaal produceert de plant het hormoon jasmonaat; na het vijfde signaal worden de spijsverteringsklieren die de binnenkant van de valstrikken als gras voeren geactiveerd.

klieren scheiden zure blaasjes af om prooi te ontbinden

Wat gebeurt er vervolgens in de kliercellen? Ze produceren steeds meer membraneuze belletjes gevuld met vloeistof (secretoire blaasjes) en geven hun inhoud af., Dit gebeurt na mechanische stimulatie van de sensorische haren maar ook wanneer de klieren in contact komen met het hormoon jasmonaat. Het hele proces is afhankelijk van calcium en wordt gecontroleerd door een aantal specifieke eiwitten.

bovendien worden genen in de klieren geactiveerd: “we gaan ervan uit dat ze zorgen voor de blaasjes die worden geladen met protonen en chloride, dat is zoutzuur,” Hedrich legt uit en hij voegt eraan toe: “we hebben iongevoelige elektroden gebruikt om te meten dat herhaalde aanraking van de zintuiglijke Haren de instroom van calciumionen in de klier veroorzaakt., Het stijgende calciumniveau in het cytoplasma zorgt ervoor dat de blaasjes fuseren met het plasmamembraan, op dezelfde manier als de neurotransmittersecretie van neuronen. De instroom van calcium wordt gevolgd door de efflux van protonen en chloride na een tijdsvertraging.”

sluitende analyse met koolstofvezel elektroden

Wat bevatten de blaasjes van de klier nog meer? Dit werd geanalyseerd met behulp van koolstofvezel elektroden in samenwerking met Erwin Neher (Göttingen), winnaar van de Nobelprijs, die veel ervaring heeft met deze techniek., Samen met Neher heeft JMU-onderzoeker Sönke Scherzer de meetmethode aangepast aan de omstandigheden in de Venusvliegenvanger.

Het team plaatste een koolstofvezel elektrode over het klieroppervlak en wachtte met spanning wat er zou gebeuren. “In het begin waren we teleurgesteld omdat we signalen van secretoire cellen bij mensen en dieren niet onmiddellijk detecteerden,” herinnert Scherzer zich.

moeten de blaasjes zoutzuur bevatten in de eerste uren na het vangen van de prooi, maar nog geen spijsverteringsenzymen?, En nog geen moleculen die de werking van de enzymen in de zure omgeving verzekeren? Moet de plant dit allemaal eerst produceren?zo werkt het precies: moleculair bioloog Ines Fuchs ontdekte dat de plant pas na enkele uren de enzymen begint te produceren die de prooi ontbinden. De eerste karakteristieke signalen deden zich na zes uur voor en het proces was 24 uur later in volle gang. Tijdens deze fase is de val volledig zuur en rijk aan spijsverteringsenzymen.,

stabiliserend effect van glutathion houdt enzymen fit

Professor Heinz Rennenberg (Freiburg) vond ook glutathion (GSH) in het uitgescheiden enzym. Dit molecuul houdt de enzymen functioneel in de zure omgeving van de Venus flytrap.

dezelfde processen als hierboven beschreven vinden plaats in dezelfde chronologische volgorde, zowel wanneer de sensorische haren worden gestimuleerd als wanneer de val uitsluitend wordt blootgesteld aan het hormoon jasmonaat., “Een aanraking zal heel snel de jasmonate signaalweg activeren, maar het kost tijd voordat de blaasjes worden geproduceerd en geladen met de juiste lading die wordt vergemakkelijkt door het hormoon”, legt Hedrich uit.

Calcium is een verplicht ingrediënt

hoe de Venus flytrap zijn “groene maag” overspoelt met het juiste mengsel en de prooi afbreekt in zijn voedingsstoffen kan worden gevisualiseerd met behulp van magnetic resonance imaging. Eberhard Munz van het MRT-centrum van de Afdeling Natuurkunde van de JMU was verantwoordelijk voor deze taak.,zijn experimenten toonden ook aan dat wanneer de instroom van calcium in de klieren wordt geblokkeerd, de val droog blijft. “De calciumactivering van de kliercellen is daarom cruciaal”, zegt Hedrich. “We zullen nu de biologie van de calciumkanalen van Venus flytrap nader bekijken. We willen ook het mechanisme onderzoeken dat de signalen telt die door de zintuiglijke haren in de klier worden overgedragen en dit vertaalt in jasmonaatafhankelijke biologie.”