Wenus flytrap trawi swoją zdobycz przy użyciu enzymów wytwarzanych przez specjalne gruczoły. Po raz pierwszy zespół badawczy zmierzył i skrupulatnie przeanalizował aktywność gruczołów.

muchołówka Wenus (Dionaea muscipula) jest rośliną mięsożerną., Łapiąc zdobycz, głównie owady, o strukturze pułapkowej utworzonej przez liście, gruczoły roślin wydzielają enzym, który rozkłada zdobycz i pobiera uwolnione składniki odżywcze.

chociaż postulowane od pionierskich badań Darwina, te wydzielnicze wydarzenia nie zostały zmierzone i przeanalizowane do tej pory: międzynarodowy zespół naukowców kierowany przez Rainera Hedricha, biofizyka z Julius-Maximilians-Universität (JMU) Würzburg w Bawarii, Niemcy, prezentują wyniki w czasopiśmie PNAS.,

kiedy ofiara próbuje uciec z zamkniętej pułapki, nieuchronnie dotknie włosków czuciowych w środku. Każdy mechaniczny kontakt z włosami wyzwala sygnał elektryczny, który rozprzestrzenia się po pułapce falami. Z trzeciego sygnału roślina wytwarza hormon jasmonate; po piątym sygnale uaktywniają się gruczoły trawienne, które wyściełają wnętrze pułapek, takie jak trawa.

gruczoły wydzielają kwaśne pęcherzyki rozkładające zdobycz

co dalej w komórkach gruczołów? Coraz częściej wytwarzają błoniaste pęcherzyki wypełnione płynem (pęcherzyki wydzielnicze) i wydzielają ich zawartość., Dzieje się tak po mechanicznej stymulacji włosów czuciowych, ale także wtedy, gdy gruczoły wchodzą w kontakt z hormonem jasmonate. Cały proces zależy od wapnia i jest kontrolowany przez szereg specyficznych białek.

ponadto geny są aktywowane w gruczołach: „Zakładamy, że dostarczają one pęcherzyków ładowanych protonami i chlorkiem, czyli kwasem solnym”, wyjaśnia Hedrich i dodaje: „użyliśmy elektrod wrażliwych na jony, aby zmierzyć, że powtarzające się dotykanie włosów czuciowych powoduje napływ jonów wapnia do gruczołu., Wzrost poziomu wapnia w cytoplazmie powoduje, że pęcherzyki łączą się z błoną osocza, podobnie jak wydzielanie neuronów przez neuroprzekaźniki. Po napływie wapnia następuje odpływ protonów i chlorków po pewnym czasie.”

Co jeszcze zawierają pęcherzyki gruczołowe? Analizowano to przy użyciu elektrod z włókna węglowego we współpracy z Erwinem Neherem (Getynga), laureatem Nagrody Nobla, który ma duże doświadczenie w tej technice., Wraz z Neherem badaczka JMU Sönke Scherzer dostosowała metodę pomiaru do warunków panujących wewnątrz flytrapa Wenus.

zespół ustawił elektrodę z włókna węglowego nad powierzchnią gruczołu i czekał z podnieceniem, co się stanie. „Na początku byliśmy rozczarowani, ponieważ nie od razu wykryliśmy sygnały znane z komórek wydzielniczych u ludzi i zwierząt” – wspomina Scherzer.

czy pęcherzyki powinny zawierać kwas solny w pierwszych godzinach po złapaniu zdobyczy, ale nie ma jeszcze enzymów trawiennych?, I nie ma jeszcze cząsteczek, które zapewniają funkcjonowanie enzymów w kwaśnym środowisku? Czy zakład musi to wszystko najpierw wyprodukować?

właśnie tak to działa: biolog molekularny Ines Fuchs odkrył, że roślina zaczyna produkować enzymy, które rozkładają zdobycz dopiero po kilku godzinach. Pierwsze charakterystyczne sygnały pojawiły się po sześciu godzinach, a proces był w pełnym rozkwicie 24 godziny później. Podczas tej fazy pułapka jest całkowicie kwaśna i bogata w enzymy trawienne.,

stabilizujące działanie glutationu utrzymuje aktywność enzymów

profesor Heinz Rennenberg (Freiburg) znalazł również glutation (GSH) w wydzielanym enzymie. Cząsteczka ta utrzymuje aktywność enzymów w kwaśnym środowisku muchówki Wenus.

te same procesy, jak opisano powyżej, zachodzą w tej samej kolejności chronologicznej, zarówno gdy włosy czuciowe są stymulowane, jak i podczas wystawiania pułapki tylko na działanie hormonu jasmonate., „Dotyk bardzo szybko uruchomi szlak sygnałowy jasmonate, ale potrzeba czasu, zanim pęcherzyki zostaną wyprodukowane i załadowane odpowiednim ładunkiem, który jest ułatwiany przez hormon”, wyjaśnia Hedrich.

wapń jest obowiązkowym składnikiem

jak Muchomor Wenus zalewa swój „zielony żołądek” odpowiednią mieszaniną i rozkłada zdobycz na jej składniki odżywcze można zobrazować za pomocą rezonansu magnetycznego. Za to zadanie odpowiedzialny był Eberhard Munz z centrum MRT Wydziału Fizyki JMU.,

jego eksperymenty wykazały również, że gdy dopływ wapnia do gruczołów jest zablokowany, pułapka pozostaje sucha. „Aktywacja wapniowa komórek gruczołu jest zatem kluczowa”, mówi Hedrich. „Przyjrzymy się więc teraz bliżej biologii kanałów wapniowych muchówki Wenus. Chcemy również zbadać mechanizm, który zlicza sygnały przekazywane przez włoski czuciowe w gruczole i przekłada je na biologię zależną od jasmonatu.”