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金星捕蝇器如何储存对猎物的短期“记忆”

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捕蝇草的短期“记忆”可以持续大约30秒。如果昆虫只轻击植物敏感的毛发一次,陷阱就不会动。但如果昆虫在半分钟内再次叩击,这种肉食性植物的叶子会迅速闭合,诱捕它的猎物。

金星捕蝇器(Dionaea muscipula)如何记得最初的接触一直是一个谜。研究人员在10月5日的《自然植物》网络版上报道,一项新的研究显示,这些植物是通过钙来达到这一目的的。

科学家们知道有些植物有一种长期记忆,日本冈崎国家基础生物学研究所的生物学家、该研究的共同作者长谷ebe说。一个例子是春化,植物以此来记住漫长的冬季寒冷作为春天开花的信号。但是短期记忆更神秘,“这是钙参与的第一个直接证据,”Hasebe说。

尽管这种食肉植物,以其颚状的叶子而闻名,沐鸣平台登陆线路没有大脑或神经系统,但它显然可以数到五,并区分活的猎物和像雨这样的东西,这可能会不经意地触发它的叶子关闭,浪费能量(SN: 1/24/16)。之前的研究表明钙在这个过程中起作用,但是在基因工程的帮助下,Hasebe和他的同事们能够真正看到钙的作用。

当捕蝇草内的一根头发被轻敲一下,钙就会充斥叶子的细胞,研究人员可以通过基因工程观察到当有钙存在时,植物就会发光。在第一次的几秒钟后,第二次轻敲,会将更多的钙带入细胞,使发光变得更亮,从而导致陷阱关闭。

研究人员在捕蝇草中添加了一种能产生蛋白质的基因,这种蛋白质在接触钙时会发出绿色的光。当研究小组轻拍陷阱的一根感应毛发时,那根毛发的底部开始发光,然后发光通过叶子扩散,然后开始褪色。当研究人员第二次触摸它的头发——或者触摸叶子上的另一根头发——在大约30秒内,陷阱的叶子会比之前更亮,植株就会迅速关闭。

研究人员说,研究结果表明,捕蝇草的短期记忆是树叶细胞内钙的涨落。每一根敏感的头发被触发,沐鸣平台登陆线路它就发出钙释放的信号。当钙的浓度达到一定的水平时,在那一瞬间,钙的激增速度加快,陷阱就会关闭。

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这些转基因捕蝇草的照片显示,当它的一根感觉毛发被轻击后,捕蝇草的钙含量会激增,然后开始消退。一项新的研究发现,第二次轻敲会使更多的钙进入叶子中的细胞,超过一个能导致陷阱关闭的阈值。

不过,这项研究并没有揭示这种植物的全部秘密。德国维尔茨堡大学的生物物理学家Rainer Hedrich说,为了感知猎物,“捕蝇器运行一个快速的电力网络”,它可以将苍蝇或其他昆虫的运动转化为微小的电压变化,从而在植物细胞中产生涟漪。科学家们仍然不确定钙记忆系统是如何与电网络协同工作来激活植物的“啪”一声的。

“钙和电信号的密切联系是已知的在普通的植物,所以它也预计在维纳斯捕蝇草,“说Andrej Pavlovič,深造大学植物生理学家在奥,捷克没有参与这项研究。但他说,这项研究最有趣的部分是让陷阱发光。这样的基因转换在经常被研究的植物中很常见,但在研究较少的掠食性植物中就比较困难了,所以成功地设计捕蝇器的基因使植物发光“是食肉植物研究的一大飞跃”。