Venus flytrap

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă examinată de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită pe 14 iunie 2022; verificările necesită 4 modificări .
Venus flytrap

Frunza capcană de muște Venus
clasificare stiintifica
Domeniu:eucarioteRegatul:PlanteSub-regn:plante verziDepartament:ÎnflorireClasă:Dicot [1]Ordin:garoafeFamilie:RosiankovyeGen:Dionea ( Dionaea Sol. ex J. Ellis , 1768 )Vedere:Venus flytrap
Denumire științifică internațională
Dionaea muscipula J.Ellis , 1768
zonă
stare de conservare
Stare iucn2.3 VU ru.svgSpecii vulnerabile
IUCN 2.3 Vulnerabil :  39636

Venus flytrap ( lat.  Dionaea muscipula ) este o specie de plante carnivore din genul monotipic Dionea din familia Rosyankovye ( Droseracea ). Plantați zonele mlăștinoase de pe coasta de est a Statelor Unite ale Americii (Carolina de Nord și de Sud). Capcana de muște Venus își prinde victimele (insecte, arahnide) cu ajutorul unui aparat de captare specializat format din părțile marginale ale frunzelor. Închiderea capcanei este inițiată de firele de păr fine de declanșare de pe suprafața frunzelor. Pentru a lovi aparatul de captare, este necesar să exercitați un impact mecanic asupra a cel puțin două fire de păr de pe foaie cu un interval de cel mult 20 de secunde. Această selectivitate oferă protecție împotriva trântirii accidentale ca răspuns la căderea obiectelor care nu au valoare nutritivă (picături de ploaie, resturi etc.). Mai mult, digestia începe după cel puțin cinci stimulare a firelor de păr sensibile.

Titlu

Numele științific al speciei ( muscipula ) este latină pentru „capcană de șoareci”, într-un sens mai degrabă metaforic decât literal.

Specia și-a primit numele rusesc în onoarea lui Venus  , zeița romană a iubirii și a plantelor. Numele englezesc al speciei ( engleză  Venus flytrap ) corespunde celui rusesc.

Descriere biologică

Capcana de muște Venus este o plantă erbacee mică cu o rozetă de 4-7 frunze care cresc dintr-o tulpină scurtă subterană . Tulpina este bulboasa . Dimensiunea frunzelor variază de la trei până la șapte centimetri, în funcție de perioada anului, frunzele lungi de capcană se formează de obicei după înflorire .

Crește pe soluri turboase sărace în azot , cum ar fi mlaștinile . Lipsa azotului este cauza apariției capcanelor: insectele servesc ca sursă de azot necesară sintezei proteinelor . Este foarte capricios pentru sol, în cazul unei modificări a compoziției acide (de exemplu, din cauza pătrunderii semințelor de copac, urmată de descompunere) sau a uscării solului, poate muri rapid. Capcana de muște Venus este una dintre puținele plante capabile să se miște rapid.

În natură, se hrănește cu insecte , uneori pot întâlni moluște (limacs) [2] . Crește într-un climat temperat umed de pe coasta atlantică a SUA ( statele Florida , Carolina de Nord și de Sud , New Jersey ). Este o specie cultivată în horticultura ornamentală. Poate fi cultivată ca cultură de interior, însă, dezvoltarea normală a plantei în acest caz este dificilă din cauza umidității foarte ridicate de care are nevoie și a temperaturii scăzute din timpul iernii [3] .

Capcana este formată de marginile foii.

Predare

Selectivitatea pradei

Conform datelor moderne, „dieta” capcanei de muște Venus este aproximativ următoarea: 33% furnici , 30% păianjeni , 10% gândaci și 10% lăcuste și mai puțin de 5% insecte zburătoare [4] . Se presupune că în timpul evoluției Dionaea a luat naștere dintr-un strămoș comun cu reprezentanți ai genului Drosera (plante carnivore care folosesc fire de păr lipicioase în loc de o capcană trântitoare). Motivul divergenței este sugerat după cum urmează: reprezentanții genului Drosera s-au specializat în mâncarea de insecte zburătoare mici, în timp ce strămoșii genului Dionaea au început să mănânce insecte târâtoare mai mari. Drept urmare, Dionaea a reușit să extragă mai multe dintre mineralele lipsă de la prada mai mare, oferindu-i lui Dionaea un avantaj evolutiv față de formele ancestrale care foloseau capcane lipicioase [5] .

Mecanism de închidere capcană

Capcana de muște Venus aparține unui grup restrâns de plante superioare capabile de mișcări rapide, alături de specii precum: mimoza timidă ( Mimosa pudica ), Codariocalyx motorius , roza soarelui (genul Drosera ) și pemfigusul (genul Utricularia ).

Mecanismul de lovire a frunzelor depinde de o interacțiune complexă între elasticitatea , turgența și creșterea acesteia. Trănirea capcanei se produce după două stimulări succesive ale firelor de păr sensibile (cu un interval mic între ele); astfel se evită declanșarea falsă a capcanei atunci când intră picături de apă sau resturi. În stare deschisă, lobii capcanei sunt convexi (curbați spre exterior), după închidere, lobii sunt îndoiți, formând o cavitate în interior, a cărei ieșire este închisă de fire de păr.

Un astfel de mecanism este descris ca un sistem bistabil cu comutare rapidă, [6] cu toate acestea, în prezent, mecanismul detaliat de trântire a capcanei nu este pe deplin înțeles. Odată cu iritația mecanică a firelor de păr sensibile, se generează un potențial de acțiune (ionii de calciu joacă un rol semnificativ în acest proces). Potențialul de acțiune se propagă apoi prin lobii capcanei și stimulează celulele lobilor și coasta centrală dintre lobi. [7] Se presupune că în capcana de muște Venus există un prag de concentrare a ionilor, depășirea căruia permite capcanei să răspundă la stimulare. [8] După închidere, capcana de muște Venus „numărează” stimuli suplimentari care irită părul până la cinci, după care începe să secrete enzime digestive. [9] Conform teoriei creșterii acide, celulele individuale din stratul exterior al lobilor și coastei medii exportă rapid H+ (cationi de hidroxoniu) din citoplasmă în spațiul peretelui celular ( apoplast ), ducând la acidificarea apoplastului (scăderea pH-ului) și slăbirea rețelei de polizaharide, care duce apoi la umflarea în timpul osmozei . Umflarea locală duce la alungirea și modificarea formei lobilor capcanei. Conform unei ipoteze alternative, celulele din stratul mijlociu al lobilor capcanei și coastei medii pot, ca urmare a unui potențial de acțiune, să secrete alți ioni, permițând apei să iasă din celule după (conform legii osmozei). ). Ca urmare, celulele se prăbușesc și forma capcanei se schimbă. Cu toate acestea, mecanismele propuse nu se exclud reciproc și pot funcționa simultan. Există o serie de date experimentale care confirmă posibilitatea funcționării ambelor mecanisme. [9] [10]

Digestie

Dacă prada nu a putut să se elibereze, ea continuă să stimuleze suprafața interioară a lobilor frunzei, provocând creșterea celulelor. În cele din urmă, marginile foilor se închid, închizând complet capcana și formând un „stomac” în care are loc procesul de digestie. Secreția enzimelor digestive este controlată de acidul iasmonic. Acest hormon inițiază, de asemenea, formarea metaboliților secundari toxici pentru apărarea împotriva ierbivorelor la plantele neprădătoare. [8] [11]

Digestia este catalizată de enzime , hidrolaze, care sunt secretate de glandele din lobi. Se presupune că înainte de începerea digestiei enzimatice apar modificări oxidative ale proteinelor. Extractul apos din frunze conține o serie de chinone, cum ar fi naftochinona plumbagin, care, împreună cu o serie de dehidrogenaze dependente de NADH, produce superoxid și peroxid de hidrogen în timpul autooxidării . [12] Astfel de modificări oxidative pot duce la deteriorarea membranelor celulelor animale. Plumbagin este cunoscut pentru a induce apoptoza asociată cu familia de proteine ​​Bcl-2. [13] Preincubarea extractului de capcană de muște Venus cu NADH și NADH dehidrogenaze în prezența albuminei serice; digestia ulterioară a albuminei de către tripsină a fost accelerată. [12] În ciuda faptului că secreția glandelor capcanei de muște Venus conține proteaze și eventual alte enzime care asigură degradarea biopolimerilor; este probabil ca mecanismul de pre-oxidare a proteinelor descris mai sus să mărească semnificativ sensibilitatea proteinelor pradă la proteoliza ulterioară. [12] În general, digestia durează aproximativ 10 zile, după care capcana se deschide suficient de larg, cu „degete” întinse la margini, pentru a elibera resturile insectei. După câteva zile, capcana revine la starea activă pe jumătate deschisă, „degetele” coboară și formează o barieră de pieptene. Descompunerea resturilor nedigerate atrage noi victime. În timpul vieții capcanei, în medie, până la zece insecte cad în ea.

Note

  1. ↑ Pentru condiționalitatea de a indica clasa de dicotiledone ca taxon superior pentru grupul de plante descris în acest articol, consultați secțiunea „Sisteme APG” a articolului „Dicotiledone” .
  2. ↑ https://www.youtube.com/watch?v=FBiv6BmHlNo Arhivat 25 martie 2021 la Wayback Machine , 1:31 (video)
  3. ↑ Lapshin P. Venus flytrap ( Dionaea muscipula ) Arhivat 25 februarie 2013 la Wayback Machine
  4. ↑ Ellison AM , Gotelli NJ Energetics și evoluția plantelor carnivore - „Cele mai minunate plante din lume” ale lui Darwin.  (engleză)  // Jurnal de botanică experimentală. - 2009. - Vol. 60, nr. 1 . - P. 19-42. doi : 10.1093 / jxb/ern179 . — PMID 19213724 .
  5. ↑ Gibson TC , Waller DM Evoluția „cea mai minunată” plantă a lui Darwin: pași ecologici către o capcană.  (Engleză)  // Noul fitolog. - 2009. - Vol. 183, nr. 3 . - P. 575-587. - doi : 10.1111/j.1469-8137.2009.02935.x . — PMID 19573135 .
  6. ↑ Forterre Y. , Skotheim JM , Dumais J. , Mahadevan L. How the Venus flytrap snaps.  (engleză)  // Natură. - 2005. - Vol. 433, nr. 7024 . - P. 421-425. - doi : 10.1038/nature03185 . — PMID 15674293 .
  7. ↑ Hodick D. , Sievers A. The action potential of Dionaea muscipula Ellis.  (engleză)  // Planta. - 1988. - Vol. 174, nr. 1 . - P. 8-18. - doi : 10.1007/BF00394867 . — PMID 24221411 .
  8. ↑ 1 2 Ueda Minoru , Tokunaga Takashi , Okada Masahiro , Nakamura Yoko , Takada Noboru , Suzuki Rie , Kondo Katsuhiko. Factorii chimici de închidere a capcanei ai capcanei de zburări Venus (Dionaea muscipulla Ellis)  // ChemBioChem. - 2010. - 20 octombrie ( vol. 11 , nr. 17 ). - S. 2378-2383 . — ISSN 1439-4227 . - doi : 10.1002/cbic.201000392 .
  9. ↑ 1 2 Böhm J. , Scherzer S. , Krol E. , Kreuzer I. , von Meyer K. , Lorey C. , Mueller TD , Shabala L. , Monte I. , Solano R. , Al-Rasheid KA , Rennenberg H . , Shabala S. , Neher E. , Hedrich R. The Venus Flytrap Dionaea muscipula Counts Prey-Induced Action Potentials to Induce Sodium Uptake.  (Engleză)  // Biologie actuală : CB. - 2016. - Vol. 26, nr. 3 . - P. 286-295. - doi : 10.1016/j.cub.2015.11.057 . — PMID 26804557 .
  10. ↑ Copie arhivată . Data accesului: 7 iulie 2017. Arhivat din original pe 25 iulie 2011.
  11. ↑ Bemm F. , Becker D. , Larisch C. , Kreuzer I. , Escalante-Perez M. , Schulze WX , Ankenbrand M. , Van de Weyer AL , Krol E. , Al-Rasheid KA , Mithöfer A. , Weber AP , Schultz J. , Hedrich R. Venus flytrap stilul de viață carnivor se bazează pe strategii de apărare a erbivorelor.  (engleză)  // Cercetarea genomului. - 2016. - Vol. 26, nr. 6 . - P. 812-825. - doi : 10.1101/gr.202200.115 . — PMID 27197216 .
  12. ↑ 1 2 3 Galek H. , Osswald WF , Elstner EF Modificarea proteinei oxidative ca mecanism predigestiv al plantei carnivore Dionaea muscipula: o ipoteză bazată pe experimente in vitro.  (Engleză)  // Biologie și medicină cu radicali liberi. - 1990. - Vol. 9, nr. 5 . - P. 427-434. — PMID 2292436 .
  13. ↑ Hsu YL , Cho CY , Kuo PL , Huang YT , Lin CC Plumbagin (5-hidroxi-2-metil-1,4-naftochinona) induce apoptoza și oprirea ciclului celular în celulele A549 prin acumularea p53 prin intermediul terminalului c-Jun NH2 fosforilarea mediată de kinază la serină 15 in vitro și in vivo.  (engleză)  // Jurnalul de farmacologie și terapie experimentală. - 2006. - Vol. 318, nr. 2 . - P. 484-494. doi : 10.1124 / jpet.105.098863 . — PMID 16632641 .

Literatură

Link -uri

  Accesați articolul Wikidata  Dicționare și enciclopedii
Taxonomie
În cataloagele bibliografice