Otkrivena tajna brzog zatvaranja Venerine muholovke

Teško mušici koja sleti na Venerinu muholovku. Kada insekt dodirne dlačice na ovoj izuzetnoj biljci mesožderki, njena zamka se munjevito zatvara, osuđujući plijen da tokom narednih nekoliko dana bude svaren pomoću enzima koje biljka luči.

Naučnici su sada otkrili fizički mehanizam koji stoji iza tog brzog pokreta.

Istraživači su saopštili da su eksperimenti pokazali da zatvaranje Venerine muholovke počinje naglim omekšavanjem ćelijskih zidova u spoljašnjem sloju zamke, koja predstavlja posebno preobražen list podijeljen na dva režnja spojena poput vilice sa zubima.

Više od jednog vijeka preovladavala je hipoteza da zatvaranje zamke pokreće brzo preraspoređivanje vode unutar lista, pri čemu voda prelazi između ćelija i izaziva bubrenje jedne strane lista. Novo istraživanje ukazuje na potpuno drugačiji biološki mehanizam, prenosi agencija Rojters.

"Jedna od najpoznatijih biljaka na svijetu i dalje uspijeva da nas iznenadi. Poslije više od jednog vijeka istraživanja i dalje otkrivamo potpuno nove stvari o tome kako funkcioniše Venerina muholovka", rekao je fizičar Joel Forter, iz francuske Nacionalne agencije za naučna istraživanja (CNRS) i Univerziteta Aix-Marsej, jedan od autora studije objavljene u časopisu Science.

Venerina muholovka je mala biljka mesožderka koja prirodno raste samo na ograničenom području saveznih država Sjeverna i Južna Karolina u Sjedinjenim Američkim Državama. Kao i mnoge druge biljke mesožderke, uspijeva na zemljištu siromašnom hranljivim materijama, pa dodatne hranljive sastojke dobija hvatanjem i varenjem insekata.

Tokom eksperimenata sprovedenih u Marseju, istraživači su koristili kamere velike brzine, mehanička mjerenja spoljašnjeg sloja biljke i računarske modele. Takođe su pratili kretanje vode kroz tkivo biljke kako bi isključili tu mogućnost kao uzrok zatvaranja zamke.

"Biljka koristi posebne osjetljive dlačice koje se nalaze na unutrašnjoj strani zamke. Kada insekt dodirne te dlačice dva puta u kratkom vremenskom razmaku, zamka se zatvara. To se može dogoditi za svega desetinu sekunde", rekao je Forter.

Prema njegovim riječima, zamka je prije aktiviranja već mehanički napeta, poput opruge.

"Kada se zamka aktivira, ćelijski zidovi spoljašnjeg epidermalnog sloja veoma brzo omekšaju za oko 30 do 40 odsto, što znači da postaju znatno savitljiviji. Time se oslobađaju unutrašnja naprezanja koja su bila uskladištena u tkivu i zamka se savija i zatvara. Taj proces traje oko jedne sekunde", objasnio je.

Kada se zamka zatvori, insekt ostaje zarobljen i počinje proces varenja.

"Direktnim mjerenjem mehaničkih osobina žive zamke dok reaguje uspjeli smo da otkrijemo unutrašnji ‘motor’ koji pokreće list preko praga njegove mehaničke nestabilnosti i izaziva naglo savijanje koje zatvara zamku“, rekao je vodeći autor studije Džongun Rju, fizičar koji je istraživanje sproveo kao postdoktorand pri CNRS-u i Univerzitetu Aix-Marsej.

Nakon što biljka apsorbuje hranljive materije nastale varenjem plijena, zamka se ponovo otvara, a iza nje ostaje samo prazan hitinski omotač insekta, prenosi Rojters.

Forter smatra da je posebno zanimljivo to što evolucija često ne stvara potpuno nove mehanizme, već usavršava postojeće.

"Poznato je da biljke tokom rasta mijenjaju mehanička svojstva svojih ćelijskih zidova, ali Venerina muholovka taj mehanizam dovodi do krajnosti i koristi ga u vremenskom okviru od svega jedne sekunde", rekao je.

Na svijetu je poznato oko 800 vrsta biljaka mesožderki. Pošto nijesu sve međusobno blisko srodne, naučnici smatraju da se ishrana životinjskim plijenom razvijala nezavisno više puta tokom evolucije biljaka.

Način na koji se Venerina muholovka zatvara dugo je intrigirao naučnike, uključujući i Čarlsa Darvina, britanskog prirodnjaka iz 19. vijeka koji je postavio teoriju evolucije prirodnom selekcijom.

Istraživači vjeruju da bi njihovo otkriće moglo imati i praktičnu primjenu.

"Koliko znamo, ovo je prvi put da je kod neke biljke zabilježena ovako brza promjena mehaničkih svojstava ćelijskih zidova“, rekao je Rju.

"Ovim smo riješili pitanje koje se postavlja još od Darvinovog vremena – šta pokreće jedan od najbržih pokreta u biljnom svijetu. Istovremeno smo ukazali na novi način na koji živa bića mogu da se kreću: ne pumpanjem tečnosti niti jednostavnim urušavanjem strukture, već aktivnim mijenjanjem čvrstoće sopstvenog materijala. Taj princip bi jednog dana mogao poslužiti kao inspiracija za razvoj mekih robota i pametnih materijala, iako je to za sada dugoročna mogućnost", zaključio je Rju.