Venus Flytraps Snap:新研究中揭示了复杂的捕获机制

维纳斯捕蝇草

金星捕蝇器通过折断捕蝇器的叶子来捕捉蜘蛛和昆虫。当毫无戒心的猎物在30秒内两次触摸高度敏感的触发毛时,这个机制就会被激活。苏黎世大学的研究人员领导的一项研究表明,一次缓慢的触摸也会触发陷阱闭合——可能是为了捕捉移动缓慢的幼虫和蜗牛。

捕蝇草(捕蝇草属muscipula)也许是最着名的食肉植物。它使用复杂的捕获机制捕获其猎物,主要是蜘蛛和昆虫。它独特的叶子在每个叶上有三个高度敏感的触发毛发。这些毛发甚至最轻微的触感 - 例如当苍蝇沿着叶子爬行 - 通过发出电信号,即在整个叶子上迅速蔓延。如果在短时间内触发两个信号,则陷阱在毫秒内捕获。

捕蝇草Microrobotic系统

微生物系统的力传感器偏转了由称重传感器保持打开的薄鞭状的感觉毛发。信用:Hannes Vogler,Uzh

新的触发陷阱机制

已经研究了该捕获机制的生理反应已经过了200多年。一致的是,每一次充分强烈的触发发触发引发电信号,并且在30秒内的两个信号导致陷阱的关闭。苏黎世大学(UZH)和Eth苏黎世的一项新学习现已发现了另一个触发机制。“与流行的信念相反,慢慢地触摸触发发触发器,只有一次也可以引起两个信号,从而导致陷阱的捕捉,”植物和微生物生物部主任的共同上次作者Ueli Grossniklaus,Uzh。yabo124

开花金星visttrap.

维纳斯捕蝇草开花。信用:Hannes Vogler,Uzh

首先,跨学科研究小组确定了触发植物诱捕机制所需的力量。他们通过使用高灵敏度传感器和高精度微机器人系统来实现这一目标,该系统是由苏黎世联邦理工学院机器人和智能系统研究所的共同作者布拉德利·j·纳尔逊团队开发的。这使得科学家能够以预定的速度将触发毛偏转到一个精确的角度,以测量相关的力。这些实验证实了先前的理论。如果选择的参数接近普通猎物的接触,陷阱需要两次接触才能折断。

从收集的数据中,建筑材料研究所的研究人员开发了一种数学模型,用于确定激活捕捉机制的角度偏转和速度阈值的范围。“有趣的是,该模型表明,在角速度较慢的角速度下,一个触摸导致两个电信号,使得陷阱应该飙升,”格罗斯尼克劳斯说。随后,研究人员能够确认模型在实验中的预测。

捕捉缓慢的猎物

打开时,金星verstrap的叶子的裂片弯曲向外和在应变下弯曲 - 就像绷紧的弹簧一样。触发信号导致叶子曲率的微小变化,这使得陷阱瞬间快速。电信号由电池膜中的离子通道产生,该离子通道将原子输出到细胞中。“我们认为离子通道保持开放,只要膜就机械拉伸即可。如果偏转缓慢发生,离子的流量足以触发几个信号,导致陷阱关闭,“Uzh的植物生物学家植物生物学家解释。新发现的触发机制可以是金星verstrap捕获缓慢移动的猎物的一种方式,例如幼虫或蜗牛。

引用:Jan T. Burri, Eashan Saikia, Nino F. Läubli, Hannes Vogler, Falk K. Wittel, Markus Rüggeberg, Hans J. Herrmann, Ingo Burgert, Bradley J. Nelson and Ueli Grossniklaus, 2020年7月10日PLOS生yabo124物学
DOI: 10.1371 / journal.pbio.3000740

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