Венерина мухоловка захлопывается за счёт размягчения клеточных стенок примерно за секунду

Группа из Университета Экс-Марсель и CNRS (Франция), в которую входят Jeongeun Ryu и Yoël Forterre, определила, что приводит в действие быстрое закрытие ловушки венериной мухоловки (Dionaea muscipula), сообщает Science. Закрытие происходит слишком быстро, чтобы его объясняла транспортировка воды. Вместо этого клеточная стенка эпидермиса размягчается примерно за секунду и высвобождает упругую энергию, запасённую в ловушке science.orgSciencescience.orgОткрыть источник ↗. По словам авторов, это самая быстрая модуляция механики клеточной стенки, о которой сообщалось у растений.

Почему вода слишком медленна

Каждая ловушка — лист из двух долей, соединённых вдоль центральной жилки. Открытые доли изогнуты наружу, закрытые — внутрь, и переход происходит скачком, как выворачивается зонт на ветру. У неповреждённой ловушки сам переворот занимает около пятой доли секунды. У 11 ловушек, нарезанных на полоски, которые могут изгибаться, но не могут схлопнуться, закрытие заняло около 3 секунд.

Прежнее объяснение состояло в том, что вода перетекает через лист и изгибает доли. Команда измерила давление в 14 клетках листа и нашла, что вода проходит через одну клетку примерно за 3,7 секунды. Толщина листа около 0,5 мм, воде пришлось бы пересечь 5–10 слоёв клеток, и по расчёту команды это занимает 30–150 секунд. Во втором опыте на 48 полосках из шести ловушек воде в среднем требовалось 38 секунд, чтобы пересечь лист. Доли же изгибаются за 3–4 секунды.

Размягчение наружной стенки

Тонким зондом на отдельных клетках в 10 ловушках исследователи измерили жёсткость до и после срабатывания. Клетки внутреннего слоя почти не изменились. Клетки наружного слоя потеряли почти треть жёсткости и оставались мягче не менее часа. Одиночное прикосновение, после которого ловушка не закрывается, их не размягчало science.orgSciencescience.orgОткрыть источник ↗.

В пяти почти неподвижно закреплённых ловушках наружные клетки размягчались в течение секунд после срабатывания, примерно с той же скоростью, с какой изгибаются доли. Слепки наружной поверхности пяти ловушек показали, что после срабатывания клетки выпячиваются примерно на 8% сильнее; команда сочла это свидетельством того, что размягчились стенки, а не упало давление. Моделирование одной клетки дало потерю примерно 30–40% жёсткости стенки.

Причина размягчения пока неизвестна. Одна из версий — кальций, но, по мнению авторов, его роль может быть косвенной. Зонд в основном регистрирует упругие изменения, а перемещение воды на коротких расстояниях не исключено. Авторы предполагают, что принцип пригодится для мягких роботов с деталями, меняющими жёсткость; устройство не создавалось и не испытывалось.