捕蝇草怎么知道有东西在它的捕虫夹里?

动物吃植物。有些植物也能吃动物。第一种情况没有人感到费解,但第二种情况却有许多疑点,即使对科学家而言也是如此。

比如说,食肉性植物究竟如何把握时机,捕捉到猎物的?

捕蝇草(Dionaea muscipula)是世界上最著名和令人着迷的食肉植物之一。无论是苍蝇,蜘蛛,甲虫还是蚂蚱,如果不慎落入它那两片贝壳状叶子中,都有可能成为捕蝇草的午餐。

捕蝇草“贝壳叶片”的闭合响应几乎总是需要两个连续的刺激才能唤起。植物内部的感官绒毛需要两次碰触感才会让“嘴”闭合,且两次接触必须在30秒内发生。

若第一次和第二次触碰之间的窗口时间超过30秒,则捕蝇草会“忘记”曾经发生的第一次碰触。但是,等等,没有大脑的植物怎么会有记忆呢?

这是很好的问题,大约30年前,德国研究人员提出捕蝇草闭合叶片是由植物中钙离子浓度升高触发的,科学家们那时已接近回答了这些问题:两次连续的碰触才能将钙浓度推高到特定的水平,过了窗口期,钙离子浓度已然下降,再次触碰无法超过阈值。

已经过去30年,但我们终于有了实验证据——在1980年代后期还无法经由实验证实。

在日本国立基础生物学研究所(NIBB)发育生物学家长谷部光康(Mitsuyasu Hasebe)领导的研究项目里,研究人员找到了一种可视化植物内部细胞内钙浓度的方法。

研究人员借助一种能够将基因转移到植物中的农杆菌,设计出了带有钙传感器(一种叫做GCaMP6的蛋白质)的转基因捕蝇草,当它与钙结合时会发出绿色荧光。

实际上,转基因捕蝇草的传感器绒毛每次感觉到某种东西时,都会变亮。在野外,这一特效无疑会使猎物警惕;不过,在实验室中,它被证明是检验钙假说的完美技术,我们可以直接用探针刺激绒毛,借助荧光强度来判断钙离子的浓度。

在实验中,研究人员观察到,当首次触到​​感官绒毛时,它几乎立即开始发出荧光,然后向外扩散到整个植物的其余部分,显示出钙信号的暂​​时升高。

德国维尔茨堡大学的资深作者和生物物理学家Rainer Hedrich解释说:“捕获细胞的电激发信号,转化为钙浓度的增加。如果出现进一步的动作电位,则其钙值会叠加。”

但是,如果重复刺激的速度不够快,细胞内钙离子的浓度就会回落。

捕蝇草:曾经有一只苍蝇落在我的捕蝇器里,我没有珍惜,等到失去时才后悔莫及。好吧,那也许只是讨厌的雨滴。嘤嘤嘤,我饿了。

报告见于《自然植物》。

原文:https://www.sciencealert.com/chilling-experiment-pinpoints-the-moment-you-have-a-venus-flytrap-s-full-attention

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