Venüs sinekkapanı, avını yakalamak için dokunma veya strese yanıt olarak hızla elektrik sinyalleri gönderir. Ancak bu hassas tepkiyi tetikleyen moleküler mekanizma uzun süredir bir sır perdesi altındaydı. Japon bilim insanları, bu gizemi aydınlatan ve Nature Communications dergisinde yayımlanan yeni bir çalışma ile bu tetikleyici mekanizmanın moleküler kimliğini ortaya koydu.
Venüs sinekkapanı, avını çekmek için hoş bir meyve kokusu yayar. Bir böcek yaprağa konduğunda, yapraktaki hassas tetikleyici tüyleri uyarır. Tüylerin bükülmesini sağlayacak kadar güç oluştuğunda, bitki yapraklarını aniden kapatarak böceği tuzağa düşürür. Ardından, bitki sindirim sıvıları salgılamaya başlar. Böcek, beş ila on iki gün içinde yavaşça sindirilir ve ardından kapan yeniden açılır, avın kurumuş kalıntıları rüzgara bırakılır.
Daha önceki araştırmalar, Venüs sinekkapanının yapraklarındaki tüy uyarılmalarını "sayabildiğini" ortaya koymuştu. Bu yetenek, bitkinin av ile küçük bir taş veya ölü bir böcek arasındaki ayrımı yapmasına yardımcı olur. Bitki, ilk uyarıyı algılar ancak hemen kapanmaz; ikinci bir uyarı, gerçek avın varlığını teyit ettiğinde kapanma gerçekleşir. Ancak yapraklar tamamen kapanıp sindirim enzimlerini üretmeye başlayana kadar tüylerin beş kez uyarılması gerekir.
Son yıllarda, bilim insanları Venüs sinekkapanının karmaşık sinyal mekanizmasını daha iyi anlamak için biyoelektronik bir cihaz geliştirdi. Bu cihaz, sinyallerin nasıl yayıldığını haritalandırarak, elektriksel sinyallerin bitkinin duyu tüylerinde başladığını ve belirgin bir yön olmadan yaprak bıçağına doğru yayıldığını doğruladı. Hatta bazen, uyarılmamış duyu tüylerinden kendiliğinden sinyallerin ortaya çıktığı gözlemlendi.
Yeşil Işıklar Saçan Bellek
Bu en son araştırma, Japon yazarların bitkinin kısa süreli "hafızasının" nasıl çalıştığına dair önemli ipuçları elde etmek için genetiği değiştirilmiş bir Venüs sinekkapanı üzerinde yaptığı çalışmaları temel alıyor. GcaMP6 adı verilen ve kalsiyuma bağlandığında yeşil floresan veren bir kalsiyum sensör proteini geni kullanıldı. Bu yeşil floresans, ekibin iğne ile bitkinin hassas tüylerini uyararak kalsiyum konsantrasyonlarındaki değişiklikleri görsel olarak takip etmelerini sağladı. Bu gözlemler, yaprak hücrelerindeki kalsiyum konsantrasyonlarının artıp azalmasının, Venüs sinekkapanı için bir tür kısa süreli hafıza görevi gördüğünü gösterdi. Ancak kalsiyumun bitkinin elektriksel ağıyla tam olarak nasıl etkileşime girdiği hala belirsizdi.
Bu çalışmada ise, yaşayan bir bitkinin fiziksel bir uyarıyı biyolojik bir sinyale nasıl dönüştürdüğünün tam anını görselleştirmek hedeflendi. Aynı floresan kalsiyum sensör proteini kullanılarak, bitki üzerindeki nazik bir bükme kuvvetinin yerel bir kalsiyum konsantrasyon artışına ve küçük bir elektriksel sinyale yol açtığı kaydedildi. Daha büyük bir uyarı ise, bir anahtarın çevrilmesi gibi davranarak büyük bir elektriksel ani yükselişe ve bir kalsiyum dalgasına neden oldu. Her iki sinyal de tüyün dibinden yaprak bıçağına doğru yayıldı.
Bu tepkinin anahtarının, duyu tüylerinin dibindeki DmMSL10 adlı bir iyon kanalı olduğu anlaşıldı. Bu kanalı devre dışı bırakan genetiği değiştirilmiş sinekkapanlarında, sadece küçük ve yerel kalsiyum artışları ve yapraklara yayılmayan elektriksel sinyaller gözlemlendi. Bu durum, iyon kanalının başlangıç sinyallerini kritik eşiğin üzerine çıkaracak bir amplifikatör görevi gördüğünü ve sinekkapanının tepki vermesini sağladığını gösteriyor.
Son olarak, çalışmayı yürüten araştırmacılar, doğal ortamda da denemeler yaptılar. Karıncaların bitkiler üzerinde serbestçe dolaşabildiği mini bir ekosistem oluşturdular. Karınca hareketleri, normalde sinekkapanlarının kapanmasına neden olurken, bu genetiği değiştirilmiş bitkilerde kapanma tepkisi çok daha az sıklıkla ve daha az sayıda gerçekleşti.
Araştırmacılar, DmMSL10 iyon kanalının sinekkapanının duyu tüyleri için kritik bir mekanik sensör olduğunu belirlediler. Birçok bitkinin mekanik algılama ile ilgili tepkilere sahip olması nedeniyle, bu moleküler mekanizmanın Venüs sinekkapanı dışındaki diğer bitkilere de uygulanabileceği öne sürülüyor.
