Ученые расшифровали геном трех хищных растений и выяснили, как венерина мухоловка, росянка и альдрованда переваривают пищу. Процесс оказался достаточно сложным, но исследование смогло ответить на вопросы, которые так мучили ученых.
Обеденный перерыв хищных растений отобьет аппетит даже у голодного человека.
Листья альдрованды, росянки и венериной мухоловки покрыты тончайшими волосками. Стоит зазевавшемуся комару прикоснуться к смертоносным «ресничкам», ловушка захлопывается. Лист складывается пополам или скручивается, не оставляя жертве ни единого шанса на спасение.
Хищничество растений — вынужденная мера. Зеленые пожиратели насекомых проиграли битву за ограниченные ресурсы и приспособились добывать пропитание не свойственным для себя способом. Убивают растения не всех подряд. Природа позаботилась о том, чтобы хищники случайно не сцапали опыляющих их насекомых. Для этого у растения есть длинный стебель, на конце которого и располагается цветок, а сами «хищные пасти» находятся у основания растения, практически у земли.
К тому же, у хищных растений есть и защита от попадания различных неорганических веществ, таких как капли воды и пыль — чтобы ловчий аппарат мухоловки захлопнулся, необходимо оказать воздействие сразу минимум на два волоска на листе с временной разницей не более 20 секунд.
Так выглядит цветок венериной мухоловки. Ловушки для насекомых-жертв расположены в самом низу, так что опылители в них не попадут
Как венерина мухоловка переваривает пищу?
После того, как ловушка захлопнулась, жертве лучше не двигаться и сидеть тихо, ведь в это время растение продолжает реагировать на стимулы своих волосков. Когда венерина мухоловка насчитала пять стимуляций, она начинает выделять пищеварительный сок, чтобы переварить насекомое. При этом клетки растения начинают набухать и края листов постепенно смыкаются, полностью лишая насекомое возможности выбраться.
Процесс переваривания может заниматься до 10 дней, после чего ловушка хищного растения широко открывается и сбрасывает останки насекомого. Через несколько дней она возвращается в исходное состояние и готово принять новую пищу. За время жизни ловушки венериной мухоловки она успевает поймать и переварить в среднем около десятка насекомых.
Почему растения стали охотиться на насекомых?
Какова же эволюция самого процесса пищеварения? Как растения научились переваривать насекомых — форму жизни, которая должна находиться выше в пищевой цепи? Как сказал бы эктоморф, оценивая через полгода изматывающих тренировок и усиленного питания по-прежнему худые руки: «Виноваты гены».
Ученые из Университета Вюрцбурга во главе с биологами Йоргом Шульцем и Райнером Хедричем расшифровали ДНК росянки, альдрованды и венериной мухоловки. Геномы убийц сравнили с геномами девяти других растений, включая плотоядные кувшинки и нехищные свеклу и папайю.
Оказалось, что у всех зеленых «мясоедов» был общий предок-«вегетарианец», живший около 60 миллионов лет назад. Хищные растения попросту скопировали весь его геном и не по назначению воспользовались некоторыми участками. В работе, опубликованной в Current Biology, сообщается, что гены, которые миллионы лет назад использовались в корнях и листьях для обнаружения и усвоения питательных веществ, теперь служат для переваривания плоти насекомых. Тот же механизм независимо развился и у хищников с кувшинками.
Плоды венериной мухоловки похожи на ежевику. Но пробовать ягоды этого растения, переваривающего насекомых, точно не стоит
«То, что корневые гены экспрессируются в листьях плотоядных животных, просто восхитительно», — комментирует работу коллег Кеннет Кэмерон, ботаник из Университета Висконсина. Российские ученые также не обошли стороной исследование. Мария Логачева, научный сотрудник Сколковского научно-технического института, отметила, что сравнительный анализ нескольких растений, впервые проведенный авторами работы, отлично показывает, как проявляются новые необычные черты плотоядных представителей флоры. Нам же остается в очередной раз поразиться изобретательности природы и постараться не вспоминать о некоторых ее хитростях во время долгожданного обеденного перерыва.
Читать далее →
Свежие комментарии