捕蠅草的潛在陷阱。中部：觸發(fā)發(fā)的基部，在觸覺刺激下，感覺細(xì)胞會誘發(fā)動作電位。在動作電位的后期，需要通過KDM1將鉀離子重新導(dǎo)入感覺細(xì)胞，以產(chǎn)生連續(xù)的動作電位。圖片來源：Ines Kreuzer，Soenke Scherzer /維爾茨堡大學(xué)

可以使所有植物細(xì)胞通過觸摸或傷害進(jìn)行反應(yīng)。食肉的維納斯捕蠅器（Dionaea muscipula）為此具有高度敏感的器官：感官毛發(fā)甚至可以記錄最弱的機(jī)械刺激，將其放大并轉(zhuǎn)換為電信號，然后迅速在植物組織中傳播。

來自德國巴伐利亞州的維爾茨堡的朱利葉斯-馬克西米利安斯大學(xué)（JMU）的研究人員已經(jīng)分離出了各個感官毛發(fā)，并分析了有效捕獲昆蟲的基因庫。JMU植物研究員Rainer Hedrich教授說：“在此過程中，我們首次發(fā)現(xiàn)了可能在整個植物界起作用的基因，將局部機(jī)械刺激轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)信號�！�

這是一件好事，因為到目前為止，對植物中的機(jī)械受體幾乎一無所知。海德里希（Hedrich）的團(tuán)隊在開放存取期刊《PLOS Biology》中介紹了結(jié)果。

感官的頭發(fā)將觸摸轉(zhuǎn)化為電能

Dionaea的鉸鏈?zhǔn)秸T捕器由兩半組成，每個半擔(dān)著三根感官毛發(fā)。當(dāng)頭發(fā)因觸摸而彎曲時，會在其根部產(chǎn)生電信號，即動作電位。在頭發(fā)的根部是細(xì)胞，其中離子通道由于其包膜的拉伸而破裂而打開并變成導(dǎo)電的。感官毛發(fā)的上部充當(dāng)杠桿，放大甚至最輕的獵物觸發(fā)的刺激。

這些微力觸摸傳感器因此將機(jī)械刺激轉(zhuǎn)換為電信號，該信號從頭發(fā)傳播到整個皮瓣捕集器。經(jīng)過兩個動作電位后，陷阱會關(guān)閉。根據(jù)食肉動物試圖釋放自己時觸發(fā)的動作電位數(shù)量，食肉植物會估計獵物是否足夠大，是否值得讓精細(xì)的消化運(yùn)動。

從基因到觸摸傳感器的功能

為了研究這種獨(dú)特功能的分子基礎(chǔ)，Hedrich的團(tuán)隊“收獲”了大約1000根感官毛發(fā)。他們與JMU生物信息學(xué)家JrgSchultz教授一起著手鑒定頭發(fā)中的基因。

舒爾茨說：“在此過程中，我們注意到頭發(fā)中活躍的基因的指紋不同于陷阱中其他細(xì)胞類型的指紋�！� 機(jī)械刺激如何轉(zhuǎn)化為電能？Hedrich說：“為了回答這個問題，我們專注于在感官頭發(fā)中表達(dá)的離子通道或?qū)ｉT在其中存在的離子通道。”

尋找更多的離子通道

感覺頭發(fā)特異性鉀通道KDM1脫穎而出。新近開發(fā)的電生理方法表明，如果沒有該通道，感覺毛發(fā)的電興奮性就會喪失，即它們不再具有激發(fā)火勢的能力。Hedrich說：“現(xiàn)在我們需要鑒定和表征在動作電位的早期階段起重要作用的離子通道�！�