Biotechnologia.pl
łączymy wszystkie strony biobiznesu
Rośliny-zabójcy - w czym tkwi ich tajemnica?
15.04.2013

Istnieje kilkanaście gatunków roślin specyficznych w swojej budowie i funkcjonowaniu, różniących się wyjątkowo od pozostałych przedstawicieli tego królestwa. Mowa tu o roślinach, które wykazują zdolności drapieżców. Nie od razu było wiadomo na czym polegają niezwykłe zdolności gatunków takich, jak muchołówka (Dionaea muscipula), rosiczka (Drosera rotundifolia), czy aldrowanda (Aldrovanda vesiculosa). Jak się okazuje, wymienione rośliny łączy ten sam system „informacyjny”. Mowa tu o odbieraniu bodźców poprzez specjalne elementy strukturalne oraz o generowaniu specyficznego potencjału czynnościowego (AP), będącego wykonawcą „dziwacznych zachowań” tychże roślin.

Muchołówka (Dionaea muscipula) juz w XIX wieku była opisywana, jako posiadająca liście zupełnie inne niż wszystkie poznane do tamtej pory. Liść-pułapka, jak go wówczas określono, ma zdolność zamykania w momencie gdy owad znajdzie się na jego powierzchni. Tajemnicą pozostawało jednak, na jakiej zasadzie dochodzi do zamknięcia pułapki i związania bezpowrotnie ofiary. Dziś wiadomo, że „oprogramowanie” do systemu zatrzaskiwania liścia stanowi sieć odbioru bodźców. Główną rolę odgrywają tu odpowiednio dobrane potencjały czynnościowe. By całość mogła poprawnie funkcjonować, roślina wykształciła specjalne elementy budowy.

Na górnej powierzchni liścia-pułapki najczęściej znajduje się 6 tzw. włosków czuciowych. Są to swoiste mechanoreceptory, których potrącenie przez odnóża ofiary, wywołuje potencjał receptorowy u nasady struktury. Im mocniejsze i szybsze zgięcie włoska czuciowego, tym prędzej dochodzi do przekroczenia progu pobudzenia. Wówczas komórki przylegające do włoska generują AP, sygnał ten rozchodzi się w sposób koncentryczny po całym liściu, osiągając szybkość nawet 10 cm/s. Jak zbadano, pojedyncze podrażnienie receptora nie prowadzi do zatrzaśnięcia pułapki. Bodziec, który wygeneruje zamknięcie liścia musi być wyraźny. Oznacza to, że po pojedynczym podrażnieniu w czasie do 2s musi nastąpić kolejne. Ma tu miejsce pewne „zapamiętywanie” pierwszego bodźca, by wynikiem kolejnego było szybsze (25 cm/s) rozprzestrzenianie się wygenerowanego AP. W konsekwencji liść-pułapka zamyka się w czasie 0,2 s. Co ciekawe, w czasie życia jednego liścia trawienie owada może mieć miejsce tylko 2-3 razy. Dlatego też bardziej opłacalnie dla rośliny jest reagować jedynie na większe zdobycze. By przeprowadzić selekcję, ewolucja wyposażyła muchołówkę w wypustki znajdujące się na brzegu liścia-pułapki. Drobniejsza zwierzyna może wydostać się z ulegającego zamknięciu liścia poprzez przerwy między tymi strukturami. Tym samym roślina nie dokonuje „nieopłacalnego” trawienia. Pożywienie o większych rozmiarach również wytwarza sygnały, które pozwalają roślinie na właściwą, z jej pozycji, reakcję. Otóż duże owady wywołują generowanie zwielokrotnionego sygnału odbieranego przez mechanoreceptory. Nierzadko bowiem duże ofiary, mając więcej siły, próbują wyrwać się z uścisku śmierci. Działania takie kończą się jednak szczelnym zatrzaśnięciem liścia-pułapki, a gruczoły trawienne rozpoczynają sekrecję enzymów przeprowadzających rozkład ciała owada.

 
Podobną strategię obchodzenia się ze zdobyczą zaobserwowano u aldrowandy, rośliny spokrewnionej z muchołówką. Środowiskiem życia tego gatunku są słodkie wody stojące. W takich warunkach, ta niepozorna roślina prowadzi „polowanie” poprzez mechanizm bardzo podobny do systemu opisanego u Dionaea. W obrębie przezroczystego liścia-pułapki rozejście się AP po 1 cm zajmuje średnio 6,5 s. Jednak aldrowanda wymaga jedynie podrażnienia pojedynczego włoska czuciowego, aby potencjał czynnościowy rozprzestrzenił się po całym liściu i doprowadził do jego zamknięcia. Roślina nie wytworzyła więc sposobu na niereagowanie na przypadkowe bodźce. Jednak ochrona taka zdaje się być zbędną w spokojnym środowisku wodnym.
 
System chwytania owadów ewolucja wykształciła także u roślin z rodziny Droseraceae. Podobnie, jak u muchówek, u rosiczki dochodzi do generowania potencjałów czynnościowych w wyniku ingerencji owada w bierny stan włosków na powierzchni liścia. Struktury te są jednak zmodyfikowane. Oprócz zdolności do rozpoznawania bodźców mechanicznych, stanowią także gruczoły wydzielające lepką substancję na swych zakończeniach. Ofiara przylepiając się do wydzieliny, próbuje się uwolnić i generuje całą serię potencjałów czynnościowych, które przesuwają się wzdłuż włosków. Ostatecznie dochodzi do naporu włosków na ciało owada. Ruch taki trwa około 1 minuty, ale wystarcza by owad został przytwierdzony do powierzchni liścia-pułapki, by ten w powolnym tempie zamknął się  i dokonał degradacji ciała zdobyczy. 
 
Przykłady roślin owadożernych można by mnożyć. Dla wszystkich z nich jednak mechanizm odpowiadający za chwytanie zdobyczy byłby wspólny, oparty na systemie receptorów oraz na wykonawczym potencjale czynnościowym, doprowadzającym do zamknięcia pułapki. 
 

Przeczytaj również:

Już dziś decyzja o prawie do patentowania genów ludzkich

Żegnaj Alzheimerze?


 

Izabela Kołodziejczyk

portal biotechnologia.pl

 

Źródło: "Biologia komórki roślinnej. Funkcja" Red. Wojtaszek P., Woźny A., Ratajczak L., PWN 2007 Warszawa

KOMENTARZE
Newsletter