Πώς το διασημότερο σαρκοφάγο φυτό κλείνει τα σαγόνια του σχεδόν ακαριαία

Η «Διωναία η μυγοπαγίδα» έκανε ακόμα και τον Δαρβίνο να απορεί με την ταχύτητά της, Νέα μελέτη αποκαλύπτει την απάντηση.

To καημένο το μυγάκι έκανε το λάθος να προσγειωθεί σε λάθος μέρος. Πιθανότατα δεν κατάλαβε καν τι το βρήκε όταν η παγίδα έκλεισε και το καταδίκασε σε έναν αργό, οδυνηρό θάνατο. Τώρα, μια νέα μελέτη αποκαλύπτει πώς η διωναία η μυγοπαγίδα, το διασημότερο σαρκοφάγο φυτό, κλείνει την παγίδα της σε κλάσμα δευτερολέπτου.

Όπως αναφέρουν Γάλλοι ερευνητές, η παγίδα -ένα τροποποημένο φύλλο που έχει χωριστεί σε δύο λοβούς με προεξοχές σαν δόντια- κλείνει όταν τα κυτταρικά στρώματα στο εξωτερικό στρώμα του φύλλου μαλακώνουν απότομα, οπότε η συσσωρευμένη τάση κλείνει απότομα τους λοβούς.

«Το φυτό χρησιμοποιεί εξειδικευμένα αισθητήρια τριχίδια που βρίσκονται στην εσωτερική επιφάνεια της παγίδας. Όταν ένα έντομο αγγίξει αυτές τις τρίχες δύο φορές μέσα σε σύντομο χρονικό διάστημα, η παγίδα κλείνει. Το κλείσιμο μπορεί να γίνει σε μόλις ένα δέκατο του δευτερολέπτου» δήλωσε στο Reuters ο Γιοέλ Φορτέρ του γαλλικού ερευνητικού οργανισμού και του Πανεπιστημίου CNRS και το Πανεπιστήμιο Aix-Marseille.

Η διωναία η μυγοπαγίδα (Dionaea muscipula) είναι ένα μικρό, ημι-υδρόβιο φυτό που προέρχεται από μια μικρή περιοχή της Βόρειας και Νότιας Καρολίνας στις ΗΠΑ. Όπως συμβαίνει με πολλά άλλα σαρκοφάγα φυτά, αναπτύσσεται σε περιβάλλοντα με περιορισμένα θρεπτικά συστατικά, τα οποία βρίσκει παγιδεύοντας έντομα.

Εδώ και δεκαετίες, η κρατούσα θεωρία ήθελε την παγίδα να κλείνει λόγω απότομης ανακατομής του νερού, η οποία κάνει τη μια πλευρά του φύλλου να φουσκώνει και την άλλη να συρρικνώνεται.

Η νέα μελέτη δείχνει να καταρρίπτει αυτή την υπόθεση: ένα από τα πειράματα έδειξαν ότι το νερό θα χρειαζόταν 30 με 150 δευτερόλεπτα για να διανύσει την απόσταση μέχρι το εξωτερικό στρώμα –υπερβολικά αργά για να εξηγεί το σχεδόν ακαριαίο κλείσιμο της παγίδας.

Προηγούμενη έρευνα του Φορτέρ είχαν δείξει ότι οι δύο λοβοί της παγίδας συσσωρεύουν τάξη όταν ανοίγουν. Η νέα μελέτη της ομάδας του δείχνει ότι η τάση εκτονώνεται και οι λοβοί κλείνουν απότομα όταν χαλαρώνουν τα κανονικά άκαμπτα τοιχώματα των κυττάρων.

«Η υπόθεσή μας ήταν ότι η παγίδα βρίσκεται ήδη σε κατάσταση μηχανικής φόρτισης πριν από την ενεργοποίησή της, όπως ακριβώς ένα ελατήριο. Όταν η παγίδα διεγείρεται, τα κυτταρικά τοιχώματα της εξωτερικής επιδερμικής στιβάδας μαλακώνουν γρήγορα κατά περίπου 30% έως 40%, οπότε γίνονται πιο εύκαμπτα. Αυτό απελευθερώνει τις εσωτερικές τάσεις που είναι αποθηκευμένες στον ιστό και προκαλεί την κάμψη και το κλείσιμο της παγίδας. Η διαδικασία μαλάκυνσης ολοκληρώνεται μέσα σε περίπου ένα δευτερόλεπτο» ανέφερε ο Φορτέρ.

Και όταν η παγίδα κλείσει, οι λοβοί αρχίζουν να εκκρίνουν πεπτικά ένζυμα που διαλύουν το έντομο σε διάστημα μερικών ημερών. Όταν το θύμα χωνευτεί πλήρως, αφήνοντας πίσω τον κούφιο εξωσκελετό του, η παγίδα ξανανοίγει για το επόμενο γεύμα.

«Αυτό που θεωρώ αξιοθαύμαστο είναι ότι η εξέλιξη συχνά δεν επινοεί νέους μηχανισμούς αλλά επαναχρησιμοποιεί και τελειοποιεί ήδη υπάρχοντες. Είναι γνωστό ότι τα φυτά μεταβάλλουν τις μηχανικές ιδιότητες των κυτταρικών τους τοιχωμάτων κατά την ανάπτυξή τους, όμως η Διωναία η μυγοπαγίδα σπρώχνει αυτό τον μηχανισμό στα άκρα, σε χρονική κλίμακα περίπου ενός δευτερολέπτου» δήλωσε ο Φορτέρ.

Περίπου 800 είδη σαρκοφάγων φυτών είναι γνωστά σε όλο τον κόσμο. Δεν είναι όλα συγγενικά μεταξύ τους, κάτι που δείχνει ότι η σαρκοφαγία εξελίχθηκε ανεξάρτητα πολλές φορές κατά τη διάρκεια της εξέλιξης των φυτών.

Ο τρόπος με τον οποίο η μυγοπαγίδα κλείνει απότομα την παγίδα είναι ένα ερώτημα που απασχόλησε τον Κάρολο Δαρβίνο, τον φυσιοδίφη του 19ου αιώνα που θεμελίωσε τη θεωρία της εξέλιξης μέσω φυσικής επιλογής.

Οι ερευνητές θεωρούν ωστόσο ότι τα ευρήματά τους μπορεί να έχουν και πρακτικές εφαρμογές.

«Από ό,τι γνωρίζουμε, είναι η πρώτη φορά που παρατηρείται μια τόσο ταχεία μεταβολή των μηχανικών ιδιοτήτων στα κυτταρικά τοιχώματα των φυτών», δήλωσε η Τζονγκ-ουν Ριου, η οποία συμμετείχε στη μελέτη ως μεταδιδακτορική ερευνήτρια στο Πανεπιστήμιο Aix-Marseille.

Η μελέτη «απαντά σε ένα ερώτημα που χρονολογείται από την εποχή του Δαρβίνου — τι είναι αυτό που καθορίζει μία από τις ταχύτερες κινήσεις στο φυτικό βασίλειο — και υποδεικνύει έναν νέο τρόπο κίνησης για έναν ζωντανό οργανισμό: όχι μέσω άντλησης υγρών ή απλής κατάρρευσης, αλλά μέσω ενεργής ρύθμισης της ακαμψίας του ίδιου του υλικού του. Αυτή η αρχή θα μπορούσε κάποτε να εμπνεύσει μαλακά ρομπότ ή έξυπνα υλικά, αν και αυτό παραμένει μια μακροπρόθεσμη προοπτική» είπε η ερευνήτρια.

ΠΗΓΗ: in