维纳斯捕蝇草如何捕捉：新研究揭示了复杂的诱捕机制

时间：2022-04-22 12:25:08 来源：

金星捕蝇器通过捕捉其捕虫器的叶子来捕食蜘蛛和昆虫。当不加怀疑的猎物在30秒内两次触碰高度敏感的触发毛时，就会激活此机制。苏黎世大学研究人员领导的一项研究表明，一次缓慢的触摸也会触发陷阱关闭，可能是捕捉到了缓慢移动的幼虫和蜗牛。

金星捕蝇器（Dionaea muscipula）也许是最著名的食肉植物。它使用复杂的诱捕机制捕获猎物，主要是蜘蛛和昆虫。它独特的叶子在每个瓣上都有三只高度敏感的触发毛。这些头发甚至对最轻微的触感都会产生反应，例如当苍蝇沿着叶子爬行时-通过发出电信号，该信号迅速散布在整个叶子上。如果在短时间内触发两个信号，则陷阱会在几毫秒内突然跳动。

微型机器人系统的力传感器会偏转捕蝇器的感官毛发，该传感器的毛发会被称重传感器的传感器保持打开状态。

这种诱捕机制所基于的生理反应已经研究了200多年。公认的是，每次触发发丝的足够强烈的接触都会产生电信号，并且在30秒内有两个信号会导致疏水阀关闭。苏黎世大学（UZH）和苏黎世联邦理工学院（ETH Zurich）的一项新研究现在发现了另一个触发机制。UZH植物与微生物生物学系主任，共同最后作者Ueli Grossniklaus说：“与普遍的看法相反，仅一次触摸触发发一次也会引起两个信号，从而导致捕获器被卡住。”

开花的金星捕蝇器。

首先，跨学科的研究人员确定了触发植物诱捕机制所需的力量。他们通过使用高灵敏度的传感器和高精度的微型机器人系统来做到这一点，该系统由苏黎世联邦理工学院机器人与智能系统研究所的共同最后作者布拉德利·纳尔逊（Bradley J. Nelson）团队开发。这使科学家能够以预定的速度将扳机毛偏转到精确的角度，以便测量相关力。这些实验证实了先前的理论。如果所选参数接近常规猎物的触碰，则陷阱需要两次触碰才能捕捉到。

根据所收集的数据，ETH建筑材料研究所的研究人员开发了一个数学模型，以确定激活偏转机制的角偏转和速度阈值的范围。Grossniklaus说：“有趣的是，该模型表明，在较低的角速度下，一次触摸会产生两个电信号，因此陷阱应该会卡住。”研究人员随后能够在实验中确认模型的预测。

赶上缓慢的猎物

打开时，维纳斯捕蝇器的叶片的叶片向外弯曲并承受拉力-就像绷紧的弹簧一样。触发信号导致叶片曲率发生微小变化，从而使捕集阱即刻捕捉。电信号由细胞膜中的离子通道产生，离子通道将原子运出细胞并进入细胞。“我们认为，只要对膜进行机械拉伸，离子通道就会保持打开状态。如果偏转缓慢发生，则离子流足以触发多个信号，从而导致陷阱关闭。”第一作者，UZH植物生物学家汉尼斯·沃格勒（Hannes Vogler）解释说。新发现的触发机制可能是金星捕蝇器捕获缓慢移动的猎物（例如幼虫或蜗牛）的一种方式。

参考：Jan T. Burri，Eashan Saikia，NinoF.Läubli，Hannes Vogler，Falk K.Wittel，MarkusRüggeberg，Hans J.Herrmann，Ingo Burgert，Bradley J撰写的“单点触摸即可提供足够的机械刺激来触发维纳斯捕蝇器关闭”纳尔逊（Nelson）和乌利·格罗斯尼克劳斯（Ueli Grossniklaus），2020年7月10日，PLOS Biology。
10.1371 / journal.pbio.3000740

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