Хотя эти секреторные события постулировались после новаторских исследований Дарвина, они не были измерены и проанализированы до сих пор: международная группа исследователей во главе с Райнером Хедрихом, биофизиком из Университета Юлиуса Максимилиана (JMU) Вюрцбурга в Баварии, Германия, представляет результаты в журнал PNAS.Когда жертва пытается выбраться из закрытой ловушки, она неизбежно коснется чувствительных волосков внутри. Любой механический контакт с волосками вызывает электрический сигнал, который волнообразно распространяется по ловушке. По третьему сигналу растение вырабатывает гормон жасмонат; после пятого сигнала активируются пищеварительные железы, выстилающие ловушки изнутри, как дерн.
Железы выделяют кислые пузырьки для разложения добычиЧто происходит дальше в клетках железы? Они все чаще производят мембранозные пузырьки, наполненные жидкостью (секреторные пузырьки), и выделяют свое содержимое. Это происходит после механической стимуляции чувствительных волосков, а также при контакте желез с гормоном жасмонатом.
Весь процесс зависит от кальция и контролируется рядом специфических белков.Более того, гены активируются в железах: «Мы предполагаем, что они обеспечивают загрузку везикул протонами и хлоридом, то есть соляной кислотой», — объясняет Хедрих и добавляет: «Мы использовали ионно-чувствительные электроды для измерения этого повторяющегося прикосновения. сенсорные волоски вызывают приток ионов кальция в железу. Повышение уровня кальция в цитоплазме заставляет везикулы сливаться с плазматической мембраной, аналогично секреции нейронов нейротрансмиттерами.
Приток кальция сопровождается оттоком протонов и хлорид через некоторое время ".Окончательный анализ с использованием электродов из углеродного волокнаЧто еще содержат везикулы железы?
Это было проанализировано с использованием электродов из углеродного волокна в сотрудничестве с Эрвином Неером (Геттинген), лауреатом Нобелевской премии, который имеет большой опыт работы с этой техникой. Вместе с Неер исследователь из JMU Сонке Шерцер скорректировал метод измерения в соответствии с условиями, преобладающими внутри венерианской мухоловки.Команда разместила электрод из углеродного волокна над поверхностью сальника и с волнением ждала, что произойдет. «Сначала мы были разочарованы, потому что не сразу обнаружили сигналы секреторных клеток человека и животных, — вспоминает Шерцер.Должны ли пузырьки содержать соляную кислоту в первые часы после поимки добычи, но еще не содержат пищеварительных ферментов?
И еще нет молекул, обеспечивающих работу ферментов в кислой среде? Должен ли завод производить все это в первую очередь?Именно так это и работает: молекулярный биолог Инес Фукс обнаружила, что растение начинает вырабатывать ферменты, разлагающие добычу, только через несколько часов. Первые характерные сигналы появились через шесть часов, а через 24 часа процесс пошел полным ходом.
На этом этапе ловушка полностью кислая и богата пищеварительными ферментами.Стабилизирующий эффект глутатиона поддерживает ферменты в хорошей форме
Профессор Хайнц Ренненберг (Фрайбург) также обнаружил глутатион (GSH) в секретируемом ферменте. Эта молекула поддерживает работу ферментов в кислой среде венеринской мухоловки.
Те же процессы, что описаны выше, происходят в том же хронологическом порядке как при стимуляции сенсорных волосков, так и при воздействии на ловушку только гормона жасмоната. «Прикосновение очень быстро запускает сигнальный путь жасмоната, но требуется время, чтобы везикулы производились и загружались надлежащим грузом, которому способствует гормон», — объясняет Хедрих.Кальций — обязательный ингредиентКак венерина мухоловка наполняет свой «зеленый желудок» правильной смесью и расщепляет добычу на питательные вещества, можно визуализировать с помощью магнитно-резонансной томографии.
Эберхард Мунц из MRT-центра физического факультета JMU отвечал за эту задачу.Его эксперименты также показали, что когда приток кальция в железы заблокирован, ловушка остается сухой. «Поэтому активация клеток железы кальцием имеет решающее значение», — говорит Хедрих. «Итак, теперь мы более подробно рассмотрим биологию кальциевых каналов венерианской мухоловки.
Мы также хотим исследовать механизм, который подсчитывает сигналы, передаваемые сенсорными волосками в железе, и переводит их в биологию, зависящую от жасмоната».