Bietele muşte care aterizează pe o plantă carnivoră, denumită „Capcana lui Venus”, au parte de o soartă tragică. Atunci când insecta atinge structurile asemănătoare firelor de păr ale acestei remarcabile plante carnivore, „capcana” ei se închide brusc, condamnând victima să fie digerată într-un interval de câteva zile de enzimele secretate de plantă. Oamenii de ştiinţă din Franţa au descifrat recent mecanismul fizic aflat în spatele acestei acţiuni de închidere rapidă, scrie Agerpres, care citează Reuters.
Potrivit cercetătorilor, experimentele au arătat că închiderea bruscă a capsulelor plantei carnivore „Capcana lui Venus” este iniţiată de o înmuiere rapidă a pereţilor celulari din stratul exterior al capcanei plantei, care este o frunză puternic modificată, împărţită în doi lobi articulaţi, asemănători unor fălci cu dinţi.
Timp de peste un secol, ipoteza predominantă a fost că închiderea capcanei era determinată de o redistribuire rapidă a apei în interiorul frunzei, apa deplasându-se între celule pentru a umfla o parte a frunzei. Însă noul studiu indică un mecanism biologic diferit.
„Una dintre cele mai emblematice plante din lume poate încă să ne surprindă. După cercetări de peste un secol, încă descoperim lucruri fundamental noi despre modul în care funcţionează Capcana lui Venus”, a declarat fizicianul Yoel Forterre de la agenţia franceză de cercetare CNRS şi de la Universitatea Aix-Marseille, autorul-senior al studiului publicat joi în revista ştiinţifică Science.
Capcana lui Venus este o mică plantă carnivoră, originară dintr-o regiune limitată din Carolina de Nord şi Carolina de Sud din Statele Unite. La fel ca multe alte plante carnivore, ea creşte în medii sărace în nutrienţi şi îşi suplimentează nutriţia prin capturarea şi digestia unor insecte.
În cadrul unor experimente realizate la Marsilia, oamenii de ştiinţă au utilizat imagistică de mare viteză, măsurători mecanice prin indentarea stratului exterior al plantei şi modelare mecanică. De asemenea, ei au măsurat transportul apei în ţesutul vegetal pentru a exclude posibilitatea unui astfel de mecanism implicat în procesul studiat.
„Planta foloseşte nişte firişori de declanşare specializaţi, localizaţi pe suprafaţa internă a capcanei. Atunci când o insectă atinge de două ori acei perişori într-o perioadă scurtă de timp, capcana se închide. Închiderea se poate produce într-o zecime de secundă”, a dezvăluit Yoel Forterre.
„Ipoteza noastră că este că acea capcană este deja încărcată mecanic înainte de declanşare, la fel ca un arc. Când capcana este stimulată, pereţii celulari ai stratului epidermic extern se înmoaie rapid cu aproximativ 30%-40%, ceea ce înseamnă că peretele celular devine mai flexibil. Acest lucru eliberează tensiunile interne stocate în ţesut şi determină îndoirea şi închiderea capcanei. Înmuierea se produce în aproximativ o secundă”, a explicat Yoel Forterre.
Atunci când capcana se închide brusc, insecta rămâne blocată în capsulă, unde va fi digerată.
„Prin măsurarea directă a mecanicii capcanei vii în timp ce aceasta reacţionează, am identificat «motorul» intern care împinge frunza dincolo de pragul său de instabilitate şi declanşează deformarea care o închide brusc”, a declarat fizicianul şi autorul principal al studiului, Jeongeun Ryu, care a lucrat la acest studiu în calitate de cercetător postdoctoral la CNRS şi la Universitatea Aix-Marseille.
După ce planta absoarbe lichidul bogat în nutrienţi, produs de procesele digestive, capcana se redeschide, lăsând în urmă exoscheletul gol al insectei.
„Ceea ce mi se pare remarcabil este faptul că evoluţia adeseori nu inventează mecanisme complet noi, ci mai degrabă le reutilizează şi le rafinează pe cele existente. Se ştie că plantele îşi modifică proprietăţile mecanice ale pereţilor celulari în timpul creşterii, însă Capcana lui Venus pare să ducă acest mecanism la extrem, folosindu-l pe o scară de timp de aproximativ o secundă” a declarat Yoel Forterre.
Există aproximativ 800 de specii cunoscute de plante carnivore. Acestea nu sunt toate strâns înrudite între ele, ceea ce indică faptul că factorul carnivor a evoluat independent de mai multe ori pe parcursul evoluţiei plantelor.
Modul în care se închide brusc „Capcana lui Venus” este un subiect care a stârnit de multă vreme interesul oamenilor de ştiinţă, printre care şi Charles Darwin, naturalistul din secolul al XIX-lea care a dezvoltat teoria evoluţiei prin selecţie naturală. Cercetătorii francezi văd potenţiale aplicaţii practice ale descoperirii lor.
„Din câte ştim, este pentru prima dată când se observă o schimbare atât de rapidă a proprietăţilor mecanice ale pereţilor celulari la o plantă”, a declarat Jeongeun Ryu.
„Acest fapt răspunde la o întrebare care datează încă de pe vremea lui Darwin – ce anume determină una dintre cele mai rapide mişcări din regnul vegetal – şi indică spre o nouă modalitate de mişcare a fiinţelor vii: nu prin pomparea de fluid sau prin simpla colapsare, ci prin reglarea activă a rigidităţii propriului material. Acest principiu ar putea inspira, în cele din urmă, construirea unor roboţi flexibili sau a unor materiale inteligente, deşi aceasta rămâne o perspectivă pe termen lung”, a adăugat autorul principal al studiului.
Editor : B.E.