מדענים סוף סוף פתרו את התעלומה של איך ונוס מלכודת זבובים נסגרת
נראה שמחקר שיצא השבוע פתר את אחת התעלומות הגדולות ביותר בעולם הצמחים: איך בדיוק מלכודת מלכודת זבובים ונוס (Dionaea muscipula) האביב הראשון לפעולה?
חוקרים מאוניברסיטת אקס-מרסיי בצרפת בדקו מקרוב מלכודת זבובים ונוס. הם מצאו עדויות לכך שהצמח מתחיל את תנועת הסגירה שלו על ידי ריכוך מהיר של דפנות התא המצפות את האפידרמיס החיצוני שלו. עבודת הצוות שופכת אור חדש על אורח חייו הייחודי של מלכודת הזבובים ויכולה לעזור להוביל לאפיקים חדשים של מחקר רובוטיקה, הם אומרים.
"בסך הכל, הממצאים שלנו מבססים את מלכודת ונוס לא רק כמודל מפתח לאיתות מהיר של צמחים אלא גם כמערכת רבת עוצמה לחקר מכניקת דופן תא דינמית", כתבו החוקרים במאמרם. פורסם יום חמישי במדע.
לוכד הזבובים
מלכודות זבובים הן מהיצורים החיים המוזרים ביותר בעולם. בניגוד לרוב הצמחים האחרים, הם יכולים להגיב במהירות לבעלי חיים, והם עושים זאת לצורך ארוחה. שתי אונות העלים של הצמח (המלכודת הטיטולרית) נסגרות בתגובה לטרף של חרקים שמפעיל את השערות שנמצאו בפנים, אוטמות את החרק האומלל בפנים כך שאנזימי העיכול של הצמח יכולים לפרק אותו למיץ מזין. למרבה הפלא, כל זה נעשה ללא צורך בשרירים.
במהלך השנים, מדענים פיתחו הרבה מהביולוגיה המורכבת הכרוכה בטקס האכלה זה. מחקר משנת 2016, למשל, נמצא שלוכד זבובים יכול "לספור" את מספר הגירויים שהאונות שלו מקבלות, לעזור לו להבחין בין טרף ומברשת סוררת לבין משהו שהוא לא יכול לאכול. מחקר אחר בשנה שעברה מצא את המנגנון המולקולרי שמתריע בפני הצמח כולו "לדעת" מתי עליו לסגור את המלכודת שלו.
מדענים עדיין לא הבינו את המכניקה של איך פעולת הסגירה הזו מתחילה, אם כי – עד עכשיו, כך נראה.
על פי צוות המחקר, בראשותו של Jeongeun Ryu, היו שתי השערות עיקריות להסביר זאת. האחד כרוך בהעברת מים לתאים החיצוניים של אונותיהם; זה עשוי להיות דומה למישהו שדוחף דלת סגורה. השני חושב שהקירות של התאים החיצוניים הללו נרגעים לפתע, ומשחררים את האנרגיה הבנויה פנימה; זה יכול להיות כמו מישהו שמרפה מקפיץ שהוא דחף עליו.
במחקר חדש זה, החוקרים ניסו לחפש באופן אמפירי את הסימנים של כל אחד מהמנגנונים המתרחשים במלכודות זבובים כאשר האונות שלהם החלו להיסגר.
בסופו של דבר, הם גילו שהמים נעים לאט מדי על פני התאים במהלך הסגירה הראשונית של אונות הצמח מכדי שהם יהיו המניע העיקרי לפעולה זו. במקום זאת, הם הבחינו ב"ריכוך מהיר של דופן תאי האפידרמיס באורך שנייה אחת, שחרור אנרגיה אלסטית שנאגרה במלכודת".
לקחים נוספים שיש ללמוד
נראה שטריק התאים של מלכודת הזבובים מייצג את "האפנון המהיר ביותר של מכניקת הקירות שדווח בצמחים", כתבו החוקרים. וזה עשוי לעזור לעורר טכניקות חדשות כדי לעזור לרובוטים רכים וחומרים חכמים אחרים לנוע ללא שרירים, הם מוסיפים. עם זאת, מחקרים עתידיים עדיין יצטרכו לחשב את השיטה המולקולרית המדויקת לריכוך זה בצמח.
מלכודת זבובי ונוס אינה הצמח הטורף היחיד בחוץ, ולפחות חלק מהצמחים משתמשים במנגנוני לכידה איטיים יותר שיכולים להסתמך על תנועת מים לחלוטין. אז היכולת להבין איך הצמחים האלה משתווים זה לזה יכולה בסופו של דבר לחשוף יותר על הנתיבים האבולוציוניים המפותלים שהם עשו כדי להגיע לשם, לפי ז'אק דומאיס, ביו-פיזיקאי צמחי שאינו קשור למחקר.
"על ידי הבהרת החשיבות של הרפיית הקיר בהנעת הסגירה של מלכודת זבובי ונוס, ריו וחב' מילאו פער גדול בהבנה הנוכחית של האופן שבו התאמות מסובכות כאלה יכולות לנבוע מתהליך אבולוציוני חלקי", כתב דומאיס בהודעה נלווית. מאמר מערכת למדע.