Как венерина мухоловка запоминает прикосновения: раскрыт механизм памяти без мозга

Хищное растение венерина мухоловка (Dionaea muscipula) захватывает добычу с помощью ловчего листа. Для срабатывания ловушки необходимо два касания к чувствительным волоскам с интервалом не более 30 секунд. Таким образом, растение хранит «память» о первом стимуле полминуты, не имея ни мозга, ни нервной системы.

В новом исследовании, которое будет опубликовано в Nature Plants, ученые из Национального института фундаментальной биологии (NIBB) в Окадзаки (Япония) впервые визуализировали изменения внутриклеточной концентрации кальция в ловушке и доказали, что именно они лежат в основе кратковременной памяти растения.

Ключевой метод: генетическая трансформация

Исследовательская группа во главе с профессором Мицуясу Хасэбе разработала метод генетической трансформации венериной мухоловки. В растение был внедрен ген кальциевого сенсора GCaMP6 — белка, который испускает зеленую флуоресценцию при связывании с ионами кальция. Это позволило в реальном времени наблюдать за динамикой Ca2+.

Результаты экспериментов

  • При первом касании к чувствительному волоску концентрация кальция в тканях листа повышалась.
  • Второе касание, произошедшее в течение 30 секунд, вызывало дальнейший рост концентрации ионов.
  • Ловушка захлопывалась только тогда, когда общая концентрация внутриклеточного кальция превышала определенный пороговый уровень.
  • Если интервал между стимулами превышал 30 секунд, концентрация кальция от первого стимула успевала снизиться. Второе касание не могло поднять ее выше порога срабатывания, и ловушка оставалась открытой.

Вывод: Память венериной мухоловки о первом прикосновении кодируется временной динамикой концентрации кальция в клетках.

Значение исследования

«Это первый шаг к раскрытию эволюции движения и хищничества у растений, а также лежащих в их основе механизмов», — сказал профессор Мицуясу Хасэбе. Исследование демонстрирует, как сложное поведение может быть реализовано с помощью биохимических сигнальных систем без участия нервной ткани.