Hoe Venus-vliegenvallen korte ‘herinneringen’ aan prooien opslaan

Het korte-termijn “geheugen” van een Venusvliegenvanger kan ongeveer 30 seconden duren. Als een insect maar één keer op de gevoelige haren van de plant tikt, blijft de val staan. Maar als het insect binnen ongeveer een halve minuut weer tikt, vallen de bladeren van de vleesetende plant dicht en verstrikken zijn prooi.

Hoe Venus vliegenvallen (Dionaea muscipula) onthoud dat de eerste aanraking een mysterie was. Een nieuwe studie laat zien dat de planten doe dit met calcium, rapporteren onderzoekers online 5 oktober in Natuur planten.

Wetenschappers weten dat sommige planten een soort langetermijngeheugen hebben, zegt co-auteur Mitsuyasu Hasebe, een bioloog aan het National Institute for Basic Biology in Okazaki, Japan. Een voorbeeld is vernalisatie, waarbij planten zich lange periodes van winterkoude herinneren als signaal om in het voorjaar te bloeien. Maar kortetermijngeheugen is raadselachtiger, en “dit is het eerste directe bewijs van de betrokkenheid van calcium”, zegt Hasebe.

Hoewel de vleesetende plant, beroemd om zijn kaakachtige bladeren, geen hersens of zenuwstelsel heeft, kan hij blijkbaar tot vijf tellen en onderscheid maken tussen levende prooien en zaken als regen, waardoor zijn bladeren onbedoeld dichtklappen en energie verspillen (SN: 24-01-16). Eerder onderzoek suggereerde dat calcium een ​​rol speelt in dit proces, maar met behulp van genetische manipulatie konden Hasebe en collega’s calcium in actie zien.

De onderzoekers voegden genen toe aan de Venus-vliegenvallen die een eiwit produceren dat groen oplicht bij blootstelling aan calcium. Toen het team op een van de sensorische haren van de val tikte, begon de basis van dat haar te gloeien, waarna de gloed zich door het blad verspreidde voordat het begon te vervagen. Toen de onderzoekers het haar een tweede keer aanraakten – of een ander haar op het blad aanraakten – binnen ongeveer 30 seconden, lichtten de bladeren van de val nog feller op dan voorheen, en de plant klapte snel dicht.

De resultaten laten zien dat het kortetermijngeheugen van de vliegenval een wassende en afnemende calcium in de cellen van de bladeren is, zeggen de onderzoekers. Elke keer dat een sensorische haar wordt geactiveerd, signaleert dit de afgifte van calcium. Wanneer de calciumconcentratie een bepaald niveau bereikt, bereikt door die tweede, snellere stijging van calcium, sluit de val.

Geef me te eten

Deze beelden van een vliegenvanger van Venus die genetisch gemodificeerd is om te gloeien, laten zien dat het calciumgehalte in de val van de plant stijgt en vervolgens begint te vervagen nadat een van zijn sensorische haren is aangetikt. Een tweede tik brengt nog meer calcium naar de cellen in de bladeren, waardoor een drempel wordt overschreden waardoor de val sluit, vindt een nieuwe studie.

Toch onthult het onderzoek niet alle geheimen van de plant. Om een ​​prooi te voelen: “de vliegenval beheert een snel elektrisch netwerk” dat de beweging van een vlieg of ander insect kan omzetten in kleine spanningsveranderingen die over de cellen van de plant rimpelen, zegt co-auteur Rainer Hedrich, een biofysicus aan de universiteit van Würzburg in Duitsland. Wetenschappers weten nog steeds niet zeker hoe het calciumgeheugensysteem in combinatie met dat elektrische netwerk werkt om de breuk van de plant te activeren.

“De nauwe associatie van calcium en elektrisch signaal is bekend bij gewone planten, dus het werd ook verwacht in de Venusvliegenvanger”, zegt Andrej Pavlovič, een plantenfysioloog aan de Palacký Universiteit in Olomouc, Tsjechië, die niet bij het onderzoek betrokken was. Maar het meest interessante deel van het onderzoek was om de val te laten gloeien, zegt hij. Dergelijke genetische transformaties komen veel voor in vaak bestudeerde planten, maar zijn moeilijker uit te voeren in minder goed bestudeerde roofplanten, dus het succesvol ontwikkelen van de genen van de vliegenvanger om de plant te laten gloeien “is een grote sprong voorwaarts in onderzoek naar vleesetende planten.”