使用原子磁力计的物理学家发现金星verstraps生产磁场

维纳斯捕蝇草

物理学家使用原子磁力仪测量食肉植物的生物磁信号。

金星visttrap(捕蝇草属muscipula)是一种肉食植物,用改性叶片作为陷阱封闭其猎物。在该过程中,称为动作电位的电信号触发叶片叶片的封闭件。现在,跨学科的科学家团队现在已经表明,这些电信号产生可测量的磁场。使用原子磁力计,证明可以记录这种生物磁。“你可以说调查有点像在人类中表演MRI扫描,”物理学家安妮制造动物说。“问题是植物中的磁信号非常弱,这解释了为什么在旧技术的帮助下衡量它们是极难的。”

金星verstrap中的电活动与磁信号相关

我们知道,在人类脑电压中,某些区域的变化是由齐齐齐的电活动来引起神经细胞以动作电位的形式。诸如脑电图(EEG),磁性脑图(MEG)和磁共振成像(MRI)的技术可用于记录这些活性和非诊断障碍。当植物被刺激时,它们也产生电信号,其可以通过类似于人和动物神经系统的蜂窝网络行进。

捕蝇器磁信号

测量捕蝇器产生的磁信号(图片拼贴)。资料来源:©Anne Fabricant

An interdisciplinary team of researchers from Johannes Gutenberg University Mainz (JGU), the Helmholtz Institute Mainz (HIM), the Biocenter of Julius-Maximilians-Universität of Würzburg (JMU), and the Physikalisch-Technisch Bundesanstalt (PTB) in Berlin, Germany’s national meteorology institute, has now demonstrated that electrical activity in the Venus flytrap is also associated with magnetic signals. “We have been able to demonstrate that action potentials in a multicellular plant system produce measurable magnetic fields, something that had never been confirmed before,” said Anne Fabricant, a doctoral candidate in Professor Dmitry Budker’s research group at JGU and HIM.

的陷阱捕蝇草属muscipula由带有敏感毛的双叶诱捕叶组成,当触摸这些毛时,会触发动作电位,并在整个诱捕器中传播。经过两个连续的刺激,陷阱关闭,任何潜在的昆虫猎物被锁定在里面并随后消化。有趣的是,诱捕器的电刺激方式多种多样:除了机械影响,如触摸或伤害,渗透能,如盐水负荷,以及热或冷形式的热能也可以触发动作电位。在他们的研究中,研究小组使用热刺激来诱导动作电位,从而消除了潜在的干扰因素,如在他们的磁测量中机械背景噪声。

生物磁学。从活的有机体中探测磁性信号

生物磁学在人类和动物身上已经有了相当深入的研究,但迄今为止,在植物王国里还很少有类似的研究,只使用超导量子干涉装置(SQUID)磁力仪,这种笨重的仪器必须冷却到低温。在目前的实验中,研究团队使用原子磁力仪来测量捕蝇器的磁信号。传感器是一个充满碱原子蒸汽的玻璃电池,它会对局部磁场环境的微小变化做出反应。这些光泵磁强计在生物应用上更有吸引力,因为它们不需要低温冷却,也可以小型化。

研究人员检测到磁信号,从Venus verstrap振幅,从Venus verstrap振幅,这比地球磁场越来越弱。“记录的信号幅度类似于动物在动物的神经冲动的表面测量期间观察到的内容,”Anne制造物。JGU物理学家旨在测量来自其他植物物种的较小信号。在未来,通过检测突然温度变化,害虫或化学影响的电磁反应,这些非侵入性技术可能用于作物植物诊断的农业,而不必使用电极损坏植物的电磁反应。

参考:Anne Fabricant, Geoffrey Z. Iwata, Sönke Scherzer, Lykourgos Bougas, Katharina Rolfs, Anna Jodko-Władzińska, Jens Voigt, Rainer Hedrich和Dmitry Budker, 2021年1月14日,科学报告
DOI: 10.1038 / s41598 - 021 - 81114 - w

研究结果已发表于此科学报告。该项目获得了德国研究基金会(DFG)、卡尔蔡司基金会和德国联邦教育和研究部(BMBF)的财政支持。

1条评论关于“物理学家使用原子磁力仪发现金星捕蝇草产生磁场”

  1. 那么这是否意味着植物也有神经系统呢?如果是,他们“有意识”吗?

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