Kärpäsloukku tuottaa magneettisia säteitä

 

Kuva: Shutterstock,

Joel Kontinen

Nämä lihansyöjät tuottavat pieniä magneettisia signaaleja, kun ne kiinnittyvät hyönteisiin.

Lihansyöjät, jotka tunnetaan nimellä kärpäsloukku (Dionaea muscipula), houkuttelevat hyönteisiä punaisten lehtien väliin tuoksuvalla medellä. Uuden tutkimuksen mukaan napsahtaessaan vaatimattoman saaliinsa ympärille, nämä nälkäiset kasvit tuottavat mitattavan magneettikentän.

Kasvin magneettikenttä on yli miljoona kertaa heikompi kuin maapallon. Sen sijaan, että palvelisi kasvin toimintaa, tämä magneettikenttä on todennäköisesti sivutuote, joka virtaa lehtien läpi, sanoi tutkimuksen johtava kirjoittaja Anne Fabricant, tohtorikoulutettava Johannes Gutenbergin yliopiston Mainzista ja Helmholtz-instituutista Mainzissa Saksassa. Silti se on yksi ensimmäisistä sellaisista kasveista koskaan havaituista kentistä. "Aina missä on sähköistä aktiivisuutta, siellä pitäisi olla myös magneettista toimintaa", Fabricant kertoi Live Sciencelle.

Sähkömagnetismin lait sanelevat, että mikä tahansa toimii sähkövirralla, tuottaa myös magneettikentän; mukaan lukien ihmiset, eläimet ja kasvit. Itse asiassa se on niin yleinen ilmiö elävien olentojen joukossa, että siihen liittyy nimi: biomagnetismi. Mutta vaikka paljon tutkimusta keskittyi tällaisiin magneettikenttiin ihmisillä ja eläimillä, ei ole tehty paljon biomagnetismin ymmärtämiseksi kasvimaailmassa. Uudessa tutkimuksessa Fabricant ja hänen tiiminsä käyttivät pieniä lasiantureita, joita kutsutaan "atomimagnetometreiksi". Ne sisältävät magneettikentille herkkien atomien sumun. Sitten ne laukaisivat sähköenergian toimintapotentiaalin muodossa virtaamaan Bwana joen kynästä: Kärpäsloukku ei huoli muuta kuin elävää ruokaa kärpäsloukun läpi.

Toimintapotentiaalit, joita esiintyy myös eläinten ja ihmisten hermostossa, ovat sähköenergian purkauksia, jotka mahdollistavat solujen kommunikoinnin. Toimintapotentiaalit palvelevat "elintärkeää" toimintoa  kärpäsloukussa, mikä saa kasvin sulkemaan lehdet hyönteisten ympärille, jotka koskettavat herkkiä karvoja kasvien lehdillä, Fabricant sanoi. Mutta tutkijat stimuloivat kasvia toisella tavalla, käyttämällä lämpöä. He havaitsivat, että stimuloituna kärpäsluukku loi magneettikentän, jonka vahvuus oli 0,5 picoteslaa. Se on samanlainen kuin eläinten hermoimpulssien tuottamat tasot. Ennen tätä tutkimusta magneettikenttiä on havaittu vain kahdessa muussa kasvissa: yksisoluisissa levissä ja papukasvissa, Fabricant sanoi. Mutta ne mitattiin käyttämällä suprajohtavia kvantti-interferenssilaitteita (SQUID) -magnetometrejä, jotka ovat yhtä suuria kuin niiden nimi ja jotka on jäähdytettävä erittäin mataliin lämpötiloihin, hän sanoi. "On jännittävää osoittaa kasvi-biomagneettisia mittauksia atomimagnetometreillä, jotka toimivat huoneenlämmössä ja voivat olla kannettavia ja pienikokoisia", Fabricant sanoi. "Se, että pystyimme havaitsemaan magneettikentät, antaa vihjeitä siitä, kuinka sähkövirrat jakautuvat kasvissa." Tutkijat toivovat mittaavan vielä pienempiä magneettikenttiä muissa kasvilajeissa lausunnon mukaan.

Tulokset julkaistiin 14. tammikuuta Journal Scientific Reports -lehdessä.

Lähde:

Saplakoglu, Yasemin, 2021.  Venus flytraps produce magnetic fields when they eat.  Live Science 5.2.

Lihansyöjäkasvit kehittyivät "70 miljoonaa" vuotta sitten

Kärpäsloukku (Dionaea muscipula). Kuva.Noah Elhardt, CC BY-SA 2.5.





Joel Kontinen

Lihansyöjäkasvit ovat "planeetan taitavimpia vihreitä metsästäjiä". Näin evolutionistit kertovat , miten pieni muutos vaikutti kaikkeen.

Noin 70 miljoonaa vuotta sitten, kun dinosaurukset vaelsivat maassa, geneettinen poikkeavuus antoi joidenkin kasvien muuttua lihansyöjksi. Tämä tehtiin tempulla: juurten ja lehtien geenien ja käyttäminen saalistamiseen, toteaa uusi tutkimus.

Tämä vaihe on yksi kolmesta, joka joillakin kesti kymmeniä miljoonia vuosia , jotta ne voisivat muuttua lihansyöjiksi, tutkijat sanoivat.

Lihansyöminen antoi näille kasveille useita etuja. Itse asiassa "lihaasyövät kasvit ovat kääntäneet taulukoita sieppaamalla ja kuluttamalla ravintoa sisältäviä eläimiä, jolloin ne voivat menestyä köyhässä maaperässä", tutkijat kirjoittivat tutkimuksessa, joka julkaistiin verkossa 14. toukokuuta Current Biology -lehdessä.

Lihansyöjäkasvien kehityksen tutkimiseksi kansainvälinen kasvitieteilijöiden ja biologien ryhmä, jota johtaa apulaisprofessori Jörg Schultz, Würzburgin yliopistossa, Saksassa, vertasi kolmen nykyaikaisen lihansyövän kasvin perimää ja anatomiaa.

Lihansyöjäkasvilajeja on satoja, mutta tutkijat päättivät tarkastella kolmea hyönteissyövää kasvia, kaikki Droseraceae-perheen jäsiä. Kaikki nämä kolme kasvia käyttävät liikettä saaliin sieppaamiseen, tutkijat sanoivat.

Yksi kasvi on tuttu kärpäsloukku (Dionaea muscipula), kotoisin Carolinas-kosteikoista, joka on vaikuttanut Pokémon-hahmoihin, esiintynyt useissa lauantaiaamun sarjakuvissa ja inspiroinut jopa Broadway-näytelmää. Läheisesti sukulainen vesipyöräkasvi (Aldrovanda vesiculosa) hallitsee melkein kaikkien mantereiden vesiä. Siinä on karakkaiset vedenalaiset läpät, jotka kiristyvät nopeasti merieläinten ympärille. Kolmas tutkittu kasvi, kaunis, mutta tappava aurinkorasikasvi (Drosera spatulata), on yleinen Australiassa. Se houkuttelee uhreja makeudella ja kiertää sitten tarttuvan nauhan saaliinsa ympärille.

Tutkittuaan näitä kasveja, ryhmä löysi kolmivaiheisen prosessin kohti lihansyöntiä. Ensinnäkin noin 70 miljoonaa vuotta sitten, kolmen nykyaikaisen kasvissyöjän varhainen ei-lihansyöjä esi-isä sai aikaan koko genomin kopioinnin, jolloin syntyi toinen kopio koko DNA:sta tai genomista. Tämä kopiointi vapautti yhden lehti- ja juurigeenien, jolloin ne pystyivät palvelemaan muita toimintoja. Jotkut lehtigeenit kehittyivät ansojen geeneiksi, kun taas lihansyöjäravinteita ja imeytymistä ohjasivat geenit, jotka muuten olisivat palvelleet juuria, jotka etsivät ravintoa maaperästä.

Toinen vaihe matkalla lihansyöjiin tapahtui heti, kun kasvit alkoivat vastaanottaa uusia ravinteita saalista. Tuolloin perinteiset lehdet ja juuret eivät olleet enää tarpeellisia. Monet geenit, jotka eivät olleet mukana lihansyöjässä, alkoivat kadota. Esimerkiksi vesipyöräisten vesipyöräkasvien taimet saavat varhaisen alkujuuren, mutta se ei kehity. Tämä on ainoa jäännös siitä, mikä kerran oli juurijärjestelmä. Tämän ja muiden geenien menetyksen seurauksena tässä tutkimuksessa havaitut kolme kasvia ovat tähän mennessä sekvensoitavissa olevat geenin köyhimmät kasvit, tutkijat totesivat.

Kaksi aiempaa tutkimusta, jonka tekivät muut tiedemiesryhmät vuonna 2013, osoitti samanlaisia geenivajeita löydöksiä muilla lihansyöjillä. He havaitsivat, että vesipuurakko, joka kukoistaa kaikilla mantereilla, mutta Etelämantereella ja Brasiliassa kotoisin olevilla kasveilla oli molemmilla hyvin pienet perimät verrattuna muihin kuin lihansyöjiin. Nämä lihansyöjät ovat saattaneet myös olla käyneet läpi saman geenivirtaprosessin, uuden tutkimuksen tutkijat totesivat.

Lihansyömisen kolmannessa vaiheessa kasveille kehittyi ympäristölle ominaiset evoluutiomuutokset. Juuret ja lehdet kehittyivät ansakohtaisesti, tutkijat havaitsivat. Juurten geeneillä, joita käytettiin ravinteiden etsimiseen ja absorboimiseen maaperästä, annettiin nyt tehtäväksi luoda entsyymejä, joita tarvitaan ravinteiden sulamiseen ja imeytymiseen saalista. Geenejä, joita kerran käytettiin nektaria erittävissä rauhasissa, jotka houkuttelivat pölyttäviä hyönteisiä, kutsuttiin ansoihin, joissa ne tuottavat aineita saaliin houkuttelemiseksi.

Suurin osa lehtiä ja juuria sisältävistä kasveista sisältää lihansyöjäksi tarvittavaa materiaalia. Tutkijat kirjoittivat, että uuden tutkimuksen paljastama kolmivaiheinen prosessi osoittaa, kuinka ajan mittaan muinaisista "lihansyöjäkasveista kehittyi planeetan taitavimpia vihreitä metsästäjiä".

Kärpäsloukku kertoo meille älykkäästä suunnittelusta.


Lähde:

Lincoln, Diane. 2020. Here's how plants became meat eaters. Live Science 29.5