Rośliny nie mają nerwów i mięśni, które zwierzętom umożliwiają sprawne poruszanie się. Nie oznacza to jednak, że nie są szybkie. Mimoza wstydliwa (Mimosa pudica) porusza swoimi liśćmi poprzez wyginanie narządu ruchu zwanego pulvinus natychmiastowo w odpowiedzi na dotyk lub ranę. Od czasów Karola Darwina badano ten spektakularny ruch liści – dopiero teraz naukowcom udało się go rozszyfrować.
Czytaj też: Cudowna roślina, której używali Rzymianie 2000 lat temu wcale nie wyginęła? Zaskakujący trop
Zespół uczonych z Uniwersytetu Saitamy pod kierownictwem prof. Masatsugi Toyoty ujawnił, co umożliwia tak szybkie ruchy u mimozy wstydliwej. Odpowiedź opublikowano w czasopiśmie Nature Communications.
Prof. Masatsuga Toyota mówi:
Aby wyjaśnić dalekosiężne sygnały i funkcje fizjologiczne szybkich ruchów liści, stworzyliśmy transgeniczne “fluorescencyjne” mimozy wstydliwe. Filmy pokazują, że wybuchy fluorescencji szybko przemieszczają się po liściach i wywołują ich ruchy. Światło fluorescencyjne śledzi w czasie rzeczywistym poziom wapnia w cytozolu. Roślina zamyka swoje liście zaledwie 0,1 sekundy po dotarciu sygnałów Ca2+ do organu motorycznego pulvinusa.
Szybki jak mimoza
Poprzednie badania sugerowały, że sygnały elektryczne, takie jak potencjał czynnościowy, są krytyczne dla szybkich ruchów liści u mimozy wstydliwej.
Prof. Masatsuga Toyota dodaje:
Opracowaliśmy system jednoczesnej rejestracji cytozolowego Ca2+ i sygnałów elektrycznych, aby ujawnić relację między tymi sygnałami. Po zranieniu liścia, sygnały Ca2+ i elektryczne propagowały się systemowo z podobną prędkością i przechodziły przez miejsce rejestracji w podobnym czasie. W związku z tym, sygnały elektryczne i Ca2+ na długim dystansie były sprzężone przestrzenno-czasowo w mimozie.
Co to oznacza? Okazuje się, że traktowanie liści mimozy inhibitorami kanałów Ca2+ i werapamilem (bloker kanałów wapniowych), hamowało zarówno sygnały elektryczne, jak i ruchy liści w odpowiedzi na zranienie. Badania te potwierdzają, że jony Ca2+ działają jako cząsteczki sygnalizacyjne o dużym zasięgu i to właśnie one są odpowiedzialne za szybkie ruchy liści u rośliny.
Wykorzystując technikę edycji genów CRISPR/Cas9, Japończycy stworzyli “nieruchliwego” mutanta elp1b pozbawionego narządów ruchu pulvinus. Okazało się, że roślinożerne owady, takie jak pasikoniki, chętniej pożerały tę odmianę od roślin typu dzikiego.
Uczeni pod mikroskopem obserwowali również jony wapniowe, ruchy liści i zachowanie pasikoników na liściach. Podczas żerowania owadów, liście poruszały się sekwencyjnie, równolegle do propagacji sygnałów Ca2+.
Czytaj też: Ta roślina zastąpi 30 oczyszczaczy powietrza, a przy tym zrobi coś więcej
Prof. Masatsuga Toyota podsumowuje:
W końcu uzyskaliśmy dowody na to, że szybkie ruchy oparte na propagacji sygnałów Ca2+ i elektrycznych chronią mimozę wstydliwą przed atakami owadów. Rośliny posiadają różne systemy komunikacji, które normalnie są ukryte przed wzrokiem; zobaczyć to uwierzyć.