przejdź do Uprawa Roślin

Mechanizm zamykania się pułapki u muchołówki należy do jednych z najciekawszych tego typu zjawisk w królestwie roślin, nie tylko ze względu na ruch, jaki potrafi ona wykonać, lecz także ze względu na czas, w ciągu jakiego się to odbywa. U dobrze hodowanej muchołówki w czasie lata czas ten może nie przekraczać nawet 0,3 sekundy, co stanowi o jej skuteczności. Jednak od momentu podrażnień włosków czuciowych w tym krótkim okresie zachodzi kilka istotnych procesów na zasadzie reakcji łańcuchowej, które współgrając doprowadzają do omawianego efektu.

Faza cicha
Jak zapewne co niektórzy już wiedzą, do wywołania reakcji zamknięcia się pułapki potrzebny jest odpowiedni ładunek elektryczny zgromadzony na jej płatach. Graniczną wartością, po przekroczeniu której następuje proces zamykania się pułapki, to średnio ok. 14 µC. Naturalnie do wytwarzania tego ładunku służą mechanicznie czułe (reagujące na dotyk) kanały jonowe znajdujące się we włoskach czuciowych, które są rozmieszczone w liczbie 3 w centrum każdego z płatów pułapki. Otrzymując mechaniczny sygnał, będący ich podrażnieniem, indukują ładunek. Jednak pojedynczy kanał jonowy nie jest w stanie jednorazowo wytworzyć 14 µC, co miało wpływ na ewolucyjne wykształcenie się granicy chroniącej potencjał energetyczny rośliny przed niepotrzebnym zużyciem. (Mam na myśli tu choćby pojedynczą kroplę deszczu czy owada wycofującego się już po pierwszym kontakcie z włoskiem czuciowym. W tym przypadku zadziałanie mechanizmu zamknięcia pułapki byłoby niekorzystne, ponieważ nie dostarczałoby roślinie żadnego pokarmu). W związku z tym w liściu muchołówki występuje zjawisko pamięci elektrycznej. Oznacza to, iż ładunek elektryczny gromadzi się na pewien czas, ciągle malejąc. By osiągnąć wspomniane 14 µC, wymagane są 2 podrażnienia włosków czuciowych (bądź dwukrotne tylko jednego z nich) w czasie nie większym niż około 35 sekund. Okres ten wystarcza na zgromadzenie się żądanego ładunku sumarycznego, jeszcze przed momentem, w którym drugi impuls elektryczny nie byłby już wystarczający do przekroczenia granicznej wartości wywołującej dalszą reakcję.

Po przekroczeniu granicy umowna faza cicha, tj. taka, której nie da się zaobserwować z zewnątrz, dobiega końca i działać zaczyna mechanizm zamykający pułapkę.

Co ciekawe, zgromadzić potrzebny ładunek elektryczny można nie tylko poprzez działanie kanałów jonowych, lecz także podłączając elektrody: anodę do łączenia między płatami pułapki i katodę do jednego z płatów, podając prąd przy odpowiednim napięciu. Mimo bezpośredniego dostarczenia ładunku, szybkość zamykania pozostanie ta sama.

Mechanizm zamykania pułapki
Zamykanie się pułapki polega na zmianie jej kształtu, zakrzywienia i objętości komórek. Istotnym czynnikiem będącym odpowiedzialnym za ruch pułapki jest przemieszczanie się wody. Albowiem liść pułapki złożony jest z dwóch warstw komórek mezofilowych wypełniających przestrzeń, znajdujących się pod jego skórką (epidermą): miękiszu palisadowego od strony włosków czuciowych i miękiszu gąbczastego od zewnątrz pułapki. Przy otwartej pułapce miękisz palisadowy wypełniony jest wodą, co wytwarza w nim stosunkowo wysokie hydrostatyczne ciśnienie. Natomiast w miękiszu gąbczastym zawartość wody jest niewielka. Tworzy to niezrównoważony gradient ciśnień, który utrzymywany zakrzywia pułapkę, nadając jej otwarty kształt.

W wyniku przekroczenia granicy zgromadzonego ładunku elektrycznego następuje zjawisko osmozy. Strumień wody podążając za strumieniem kationów wodoru (jony H⁺) wyznacza szybkość przemieszczania się wody. Jednak ażeby woda mogła przemieścić się wystarczająco szybko dla zmiany kształtu pułapki na zamknięty, potrzeba kanałów złożonych z akwaporyn transportujących wodę z sąsiednich komórek miękiszu palisadowego do gąbczastego. To właśnie one stanowią istotę tej osmoregulacji. Woda przemieszcza się aż do momentu, gdy gradient osmotyczny zostanie wyrównany, przez co pułapka przybiera zamknięty kształt. Następuje wtedy stan równowagi hydrostatycznej między obiema warstwami komórek mezofilowych.

Nie bez powodu proces ponownego otwarcia się pułapki trwa aż około jeden dzień. Podczas gdy wyrównywanie się różnych ciśnień jest procesem zachodzącym samoczynnie i szybko, wprowadzenie je w stan nierównowagi wymaga czasu i nakładów energii.

Ciekawostki

• W temperaturze powyżej 36 ˚C wystarczy tylko jedno podrażnienie włoska czuciowego, by zamknąć pułapkę.
• We wspomnianej temperaturze pułapka zamyka się ok. 2 razy szybciej niż w 20 ˚C.
• Pułapka zamyka się samoczynnie w środowisku kwaśnym o pH mniejszym niż 4,5 ze względu na właściwość otwierania się kanałów akwaporynowych w takim środowisku.

Artykuł ten powstał na podstawie innego artykułu Kinetics and Mechanism of Dionaea muscipula Trap Closing autorstwa Alexander G. Volkov, Tejumade Adesina, Vladislav S. Markin and Emil Jovanov po raz pierwszy opublikowanego w 2007 roku. Ten drugi stanowi podporę merytoryczną pierwszego z nich, a ewentualne błędy mogły zostać powielone bądź powstały w procesie tłumaczenia. W przypadku zauważenia prosimy o kontakt z autorem (Zielony).