Η μαγνητική επανάσταση: Flytrap Action Potential

Η Dionaea muscipula, ευρέως γνωστή ως Αφροδίτη Μυγοπαγίδα, είναι ένα σαρκοφάγο φυτό που παγιδεύει το θήραμά του μέσω τροποποιημένων φύλλων. Ο μηχανισμός δράσης περιλαμβάνει την ταχεία κίνηση του φύλλου όταν το μικρό θήραμα έρχεται σε επαφή με αυτό. Κλείνει αμέσως για μια μεταγενέστερη διαδικασία πέψης. Το φύλλο της μυγοπαγίδας της Αφροδίτης αποτελείται από τρίχες ευαίσθητες στην αφή ή τρίχες σκανδάλης που βοηθούν στη σηματοδότηση για την παγίδευση μέσω δυναμικού δράσης ενεργοποιούμενου από νάτριο.

αρκετές μικρές μυγοπαγίδες Venus Flytrap μέσα σε γλάστρες — Πηγή εικόνας: Unsplash από Dmitry Makarov.

Το δυναμικό δράσης είναι ένα μέσο κυτταρικής σηματοδότησης που λαμβάνει χώρα όταν τα θετικά φορτισμένα ιόντα εισέρχονται στα κύτταρα και προκαλούν ταχεία μεταβολή του ηλεκτρικού περιβάλλοντος στην κυτταρική μεμβράνη, ώστε να φθάσουν στο όριο κατωφλίου. Αυτό με τη σειρά του στέλνει ηλεκτρικά σήματα στο άλλο κύτταρο για μια ενεργή απόκριση.

Το σήμα είναι τόσο γρήγορο που παγιδεύει το θήραμα μέσα σε λίγα δευτερόλεπτα.

Το θήραμα χωνεύεται από ένζυμα που απελευθερώνονται από αδένες στην επένδυση του φύλλου. Τα απαιτούμενα θρεπτικά συστατικά απορροφώνται από το φυτό προκειμένου να συνεχιστεί η δράση.

Ο λόγος, η παρατήρηση και ο πειραματισμός:

Ακριβώς όπως ο ανθρώπινος εγκέφαλος που είναι υπεύθυνος για τις αλλαγές τάσης σε συγκεκριμένες περιοχές που εμφανίζονται ως ηλεκτρική δραστηριότητα με τη μορφή δυναμικών δράσης που ταξιδεύουν μέσω των νευρικών κυττάρων. Αυτές οι δραστηριότητες μπορούν να εκτιμηθούν χρησιμοποιώντας τεχνικές όπως η μαγνητοεγκεφαλογραφία, η ηλεκτροεγκεφαλογραφία και η απεικόνιση μαγνητικού συντονισμού για την ανάλυση πιθανών διαταραχών και τη διάγνωσή τους.

Μια ομάδα διεπιστημονικών ερευνητών εξέθεσε τη μοναδική μαγνητική δραστηριότητα της μυγοπαγίδας της Αφροδίτης σε συνδυασμό με την ηλεκτρική της σηματοδότηση με παρόμοιο τρόπο όπως οι άνθρωποι.

Ο μηχανισμός της μυγοπαγίδας της Αφροδίτης βασίζεται επίσης στο δυναμικό δράσης που οδηγεί σε ηλεκτρικά σήματα στο σύστημα.

Ένας πρεσαδόρος καλωδίων, μια συσκευή IOT, ένας μαγνητικός διακόπτης, ένας φορητός υπολογιστής και καλώδια βραχυκυκλώματος στην αρχή ενός έργου που συνδέεται με το διαδίκτυο των πραγμάτων — Πηγή εικόνας: Unsplash από Clint Patterson

Το δυναμικό δράσης της μυγοπαγίδας της Αφροδίτης μπορεί να ενεργοποιηθεί από τη θερμότητα, το κρύο, την περιεκτικότητα σε νερό και άλλους μηχανικούς ή περιβαλλοντικούς παράγοντες. Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν τη θερμότητα για την πρόκληση δυναμικού δράσης για να μετρήσουν το μαγνητικό πεδίο, καθώς παρατήρησαν ότι η θερμοκρασία επηρέαζε το πλάτος του δυναμικού δράσης.

Χρησιμοποίησαν ατομικά μαγνητόμετρα για τη μέτρηση του βιομαγνητισμού που συνδέεται με την ηλεκτρική δραστηριότητα. Οι αισθητήρες που χρησιμοποιήθηκαν ήταν γυάλινα κελιά τα οποία ήταν γεμάτα με ατμούς αλκαλικών ατόμων που ανταποκρίνονταν στις μεταβολές της βιομαγνητικής δραστηριότητας.

Τα μαγνητόμετρα απαιτούν ένα μαγνητικά θωρακισμένο περιβάλλον για τη διεξαγωγή της μέτρησης. Αυτό είναι ένα προληπτικό βήμα προκειμένου να μετρηθεί μόνο η μαγνητική δραστηριότητα του πολυκύτταρου φυτού. Αυτό το εργαλείο είναι πολύ αποτελεσματικό και προτιμάται από τα μαγνητόμετρα υπεραγώγιμης κβαντικής διασύνδεσης (SQID), καθώς μπορούν να γίνουν μικροσκοπικά για βέλτιστη χωρική ανάλυση για τη μέτρηση των δεδομένων.

Το μαγνητικό σήμα που κατέγραψαν οι ερευνητές από τη μυγοπαγίδα της Αφροδίτης είχε πλάτος περίπου 0,5 picotesla, το οποίο είναι πολύ ασθενέστερο από το γήινο μαγνητικό πεδίο.

Αυτό θα μπορούσε να συμπεράνει τη χρησιμότητα της βιομαγνητικής δραστηριότητας που θα μπορούσε να βοηθήσει στη μη επεμβατική τεχνική για την ανίχνευση του στρες.

Η βελτίωση των καλλιεργειών είναι ο απώτερος στόχος για τον καθορισμό των επιπτώσεων που προκαλούνται λόγω περιβαλλοντικών παραγόντων, όπως οι αλλαγές της θερμοκρασίας, η χημική δράση, καθώς και η φυτοφάγος ή εντομολογική επίθεση, μέσω της ανίχνευσης της ηλεκτρομαγνητικής ανατροφοδότησης. Συγχαρητήρια στην ομάδα για την εύρεση της μοριακής βάσης του βιομαγνητισμού στα φυτά.

Για να μάθετε περισσότερα για την έρευνά τους, δείτε την αναφορά που δίνεται παρακάτω, και για να διαβάσετε περισσότερα για το δυναμικό δράσης πατήστε εδώ.

Fabricant, A., Iwata, G.Z., Scherzer, S. et al. Τα δυναμικά δράσης προκαλούν βιομαγνητικά πεδία σε σαρκοφάγα φυτά Venus flytrap. Sci Rep 11, 1438 (2021). https://doi.org/10.1038/s41598-021-81114-w

Η μαγνητική επανάσταση: Μυγοπαγίδα της Αφροδίτης Δυναμικό Δράσης

Εγγραφείτε στο ενημερωτικό μας δελτίο