Німецькі вчені впіймали венерину мухоловку за створенням магнітного поля, яке зафіксували за допомогою атомного магнітометра. Виявилося, що пастка листя рослини разом з електричними сигналами під час закриття-відкриття, генерує магнітне поле, яке досі не виявляли — його амплітуда сягає половини пікотесла. Результати «томографії» рослини вчені опублікували у журналі Scientific Reports.
Anne Fabricant
Звідки у рослин електрична активність?
В людському мозку зміни напруги в певних областях є результатом узгодженої електричної активності, яка в формі потенціалів дії поширюється усередині масивів нервових клітин. У рослин такі електричні сигнальні шляхи беруть участь у внутрішньоклітинному передаванні зовнішніх стимулів — світла, температури, дотиків, ушкоджень або хімічних речовин, і можуть стимулювати у тому числі рух рослин за рахунок впливу на тургор клітин. Найбільш помітна різниця у рослин, порівняно з поодинокими клітинами великих тварин — значно більша тривалість потенціалу дії і менша швидкість поширення збудження в рослинних клітинах.
Як це у венериної мухоловки?
Венерина мухоловка, Dionaea muscipula, є хижою рослиною, яка харчується комахами(чим компенсує нестачу азоту), яких приваблює її фруктовий аромат. Сідаючи на її листя, комаха торкається чутливих волосків на їхній поверхні, пастка закривається і жертва перетравлюється рослиною. Саме під час дотику до чутливих волосків через всю конструкцію пастки проходить потенціал дії, який і запускає її закривання, причому, венерина мухоловка ще і рахує кількість дотиків — закривається лише на другий, а починає перетравлювати(виділяти травні ферменти) лише на третій.
І хоч ми вже добре знаємо, як рослини випускають електричні сигнали та як вони, подібно нервовій системі тварин, можуть переміщатися клітинною мережею, електроенцефалографія, магнітоенцефалографія і магнітно-резонансна томографія, які використовуються для реєстрації цієї активності, пристосувати для рослин складно. А вимірювання магнітного поля, яке супроводжує розподіл потенціалів дії в окремих клітинах рослин, цікаві і як метод прямого вимірювання внутрішньоклітинного струму, так і як спосіб оцінити провідність та швидкість поширення сигналу.
Як виміряти магнітне поле мухоловки?
Дослідникам не знадобилося годувати рослину комахами для своєї роботи: потенціали дії D. muscipula можна запустити не лише механічним впливом, а і, наприклад, солоною водою, теплом чи холодом. Щоб усунути потенційний механічний фоновий шум під час вимірювання, дослідники використали теплову стимуляцію для збудження потенціалів дії. Також електричні сигнали поширюються не всією рослиною, а лише у її пастці - стебло, наприклад, від них ізольоване. Причому, не обов’язково залишати обидва листка рослини, і для зручності досліджень можна залишити лише одну з пелюсток пастки, що не вплине на електричні і магнітні характеристики рослини. Таку конструкцію вчені і використали у своєму дослідженні.
Також дослідникам не довелося використовувати надпровідні магнітнометри з квантовими інтерференційними пристроями (SQUID), які необхідно охолоджувати до кріогенних температур. Їм знадобився лише атомний магнітометр, заповнений парою атомів лужних металів, які реагують на невеликі зміни в локальному магнітному полі. Так вдалося з’ясувати, що електрична активність венериної мухоловки може генерувати магнітні сигнали з амплітудою до 0,5 пікотесла. У майбутньому вчені прагнуть виміряти ще більш слабкі сигнали від інших видів рослин, щоб використовувати ці дані для, наприклад, сільського господарства, і виявляти реакцію рослин на раптові зміни температури, шкідників або хімічні впливи, без пошкодження їх за допомогою електродів.