ABOVE: © ISTOCK.COM, marcouliana

EDITOR’S CHOICE IN PLANT BIOLOGY

The paper
S. Scherzer et al., ”Venus flytrap trigger hairs are micronewton mechano-sensors that can detect small insect prey,” Nat Plants, 5:670-75, 2019.

Venuskärpäsloukun (Dionaea muscipula) ”suussa” on useita liipaisukarvoja, monisoluisia piikkejä, jotka lähettävät sähköimpulsseja loukun lohkojen poikki, kun ne taipuvat kosketuksessa esineeseen. Sönke Scherzer, joka tutkii näitä kasveja Würzburgin yliopistossa Saksassa, sanoo lahjoittavansa usein Venuskärpäsloukkuja opiskelijoilleen ja neuvovansa heitä ruokkimaan kasveja. Aluksi loukku sulkeutuu juustonpalasta tai kuolleesta hyönteisestä, mutta opiskelijoiden turhautuessa se aukeaa muutaman tunnin kuluttua uudelleen välinpitämättömänä lahjasta. Tämä johtuu siitä, että alkuperäinen ärsyke ei sulje ansaa täysin ja käynnistä ruoansulatusprosessia; täydellinen sulkeutuminen vaatii jatkuvaa heiluttelua vielä minuutin ajan. Scherzer sanoo, että näin vältytään siltä, että kasvi tuhlaa ruoansulatusresursseja liian pieniin ravintokohteisiin tai oksiin.

VAROITUSKARVAT: Venuskärpäsloukun ansassa on useita mekaanisesti herkkiä laukaisukarvoja, jotka levittävät toimintapotentiaaleja ansan poikki, kun niitä taivutetaan tietyllä voimalla, nopeudella ja kulmalla. Sulkeutuminen on kaksivaiheinen prosessi, jossa ensimmäisen napsahduksen aiheuttaa kaksi toimintapotentiaalia (1 ja 4). Myöhemmät kosketukset laukaisukarvoihin (2) merkitsevät kasville, että se sulkee ansan ja aloittaa ruoansulatusprosessin (3). Viimeaikaisissa kokeissa havaittiin, että karvat ovat riittävän herkkiä reagoimaan muurahaisiin, jotka kävelevät ansan yli, mutta että pienemmät ansat ovat herkempiä kuin suuremmat (5), mikä antaa pienille saaliseläimille mahdollisuuden paeta suurista ansoista (6), jotka muutoin tuhlaisivat ruoansulatusenergiaa pieniin aterioihin. WEB | PDF

Kelly Finan

Juuri siihen, miten kasvit pystyvät erottamaan päivällisen roskista, Scherzerin ryhmä pyrki hiljattain vastaamaan tarkkailemalla Venuksen kärpäsloukkuja laboratoriossa. Käyttämällä pientä voimamittaria yhdessä elektrofysiologisten nauhoitusten kanssa toimintapotentiaalien taltioimiseksi tutkijat mittasivat laukaisukarvojen reaktioita muurahaisten kävellessä ansan lehtien yli. He raportoivat Nature Plants -lehdessä viime vuonna, että laukaisukarvoihin kohdistetulla voimalla ei ollut niinkään merkitystä kuin sillä, kuinka pitkälle ja kuinka nopeasti ne taipuivat. Kasvit reagoivat nopeisiin ärsykkeisiin, kuten kiemurtelevan hyönteisen aiheuttamiin ärsykkeisiin. Liian hitaaseen ne eivät välittäneet liikkeestä.

”Tämä mekanismi varmistaisi, että lehtien sisällä on jotain elävää, eikä jotain pientä tikunpalaa tai muuta sellaista, jonka sulattamiseen ne eivät ole kiinnostuneita panostamaan”, sanoo Naomi Nakayama, joka tutkii kasvien biomekaniikkaa Imperial Collegessa Lontoossa ja joka ei osallistunut projektiin.”

Kärpäsperhosilla on Scherzerin työryhmä havaitsi, että niillä on ylimääräinenkin menetelmä oikeiden aterioiden valitsemiseen. Pienemmät ansat olivat herkempiä ärsykkeille kuin suuremmat ansat, ja ne reagoivat pienempiin voimiin. Scherzer arvelee, että tämä voisi antaa suurille ansoille mahdollisuuden välttää resurssien tuhlaamista pienen saaliin sulattamiseen, ajatusta tukevat hänen havaintonsa siitä, että pienet hyönteiset voivat paeta suurten ansojen alkusulkemista ennen kuin ne sulkeutuvat kokonaan. ”Pointtina on se, että on olemassa niin monia ennaltaehkäiseviä mekanismeja”, joilla vältetään sulatusponnistelujen tuhlaaminen, hän sanoo.

On mahdollista, että Venuksen kärpäsloukuilla on myös keino havaita hitaasti liikkuvat saaliit – vaikkapa toukat. Vuonna 2019 Ueli Grossniklaus ja hänen kollegansa Zürichin yliopistosta raportoivat bioRxiv-sivustolla julkaistussa esipainoksessa, että vastoin yleisesti vallitsevaa käsitystä, jonka mukaan tarvitaan kaksi laukaisukarvan taipumista, jotta loukku sulkeutuisi aluksi, myös yksi hyvin hidas työntö voi aiheuttaa kaksi toimintapotentiaalia ja napsahtaa kasvin leuat kiinni (DOI:10.1101/697797). ”Ehkä etanat tai hitaasti liikkuvat saaliseläimet voisivat jäädä kiinni”, Grossniklaus sanoo.

Kerry Grens on vanhempi päätoimittaja ja The Scientistin uutisjohtaja. Lähetä hänelle sähköpostia osoitteeseen [email protected].