世界で最も奇妙な植物は、再びその精巧さに驚かされます。ハエトリグサは、故郷の山火事の危険性の高まりに合わせてトラップシステムを適応させたと研究者は報告しています。ハエの足などの接触に反応する感覚毛には「火災警報器」も備わっています。温度が急激に上昇すると、毛にある特殊な熱受容体が活性化され、トラップが閉じるきっかけになります。この状態では、敏感なシステムは短い火災の波にも簡単に耐えられることが実験で示されています。
ハエトリグサ (Dionaea muscipula) は他の植物にはない緊張感を生み出すことができるため、観葉植物としても人気があります。虫が入ってきたり羽でくすぐったりすると、その赤い「口」がパチンと閉まります。ヴュルツブルク大学のライナー・ヘドリッヒ率いる研究者らは、このメカニズムがいかに驚くほど洗練されているかを見事に記録することにすでに成功している。ハエなどが罠に潜り込むと、感覚毛に接触する。その後の反応は、私たちの神経と同様の電気インパルスに基づいて行われます。さらに、ハエトリソウは数えることさえできます。スナップをトリガーするには、獲物は 30 秒以内に感覚毛に 2 回触れなければなりません。このようにして、この肉食動物は、高価な罠が誤報によって磨耗するのを防ぎます。
火事になったら黙ってろ
現在多くの窓枠に住んでいる人は、もともとノースカロライナ州とサウスカロライナ州の出身です。彼らの肉への渇望は必然的に生まれます。彼らは栄養の非常に乏しい湿地の土壌で育ちます。ハエなどはそれらにとって錠剤の役割を果たします。しかし、ヘドリッヒ氏とその同僚のショウグアン・ファン氏が報告しているように、植物は依然として、その生息地での別の課題と闘わなければならない。それは、そこに草が生え、夏には枯れてしまうというものだ。しばしば落雷によって発火し、小さな火災嵐が地形を駆け抜けます。これは、迷惑な下草が除去され、火の波が植物に害を及ぼすことがないようであるため、実際にハエトリグサにとっては有益です。しかし、この植物はどのようにして、敏感な感覚毛を持つ折り畳み式の罠を火から守るのでしょうか?
研究者らは今回、この疑問を実験的に調査した。「乾いた草の覆いを燃やしたときにハエ取りがどのように動作するかを調べるために、開いた折り畳み式の捕獲器を備えた植物を温室から野外に移植し、干し草で覆った」とヘドリッヒ氏は報告している。 「その後、干し草の一方の端に火をつけ、扇風機を使って反対側の端まで強制的に広げました。」火災によりすべてのプラントのトラップが閉じられ、その後、多くのプラントが無傷であることが判明しました。これは後に確認され、罠は再び開き、完全に機能した。 「火災が発生した場合、トラップが火災前の熱波に反応するかどうかという疑問が生じました」とヘドリッヒ氏は言う。
急速に加熱されるとセンサーが作動
熱風送風機を使った最初のテストにより、この仮定が確認されました。突然の加熱によって実際に折り畳み機構が作動したのです。次に、科学者たちは実験室で熱実験を実施しました。彼らは特別な装置を使用して、トラップをさまざまな温度にさらし、同時に電位を調べました。これは、摂氏 37 度の局所温度を超えると、トラップの両半分に広がる活動電位が形成されることを示しました。 「温度がさらに摂氏 55 度まで上昇すると、2 番目の活動電位が誘発され、罠がカチッと閉まりました」と Shouguang 氏は報告しています。
特別だったのは、摂氏 37 度と 55 度でのトラップの反応は、火災が近づいた後の急速な熱波のように、温度が突然上昇した場合にのみ開始されることです。しかし、夏の暑い日のように温度がゆっくりと上昇すると、トラップは反応しませんでした。どうやらこの工場には複雑な熱センサーシステムが搭載されているようです。 「人間とは対照的に、食虫植物は特定の体温を超えても反応しません。むしろ、温度変化の速度に反応します」とヘドリッヒ氏は言う。
研究者らが報告しているように、彼らの研究では、タッチセンサーと同様に熱受容体が罠の感覚毛に位置していることも示された。温度の急上昇は、接触と同じカルシウム依存の電気的イベントを引き起こします。 「カルシウム信号を追跡するために、遺伝的にコード化されたカルシウムセンサーを備えたハエ取り器を使用しました」とヘドリッヒ氏は言います。細胞のカルシウムレベルが増加すると、このセンサーが蛍光を発し始めます。 「暑い中で最初に光るのは感覚毛だったということに私たちは驚きました。 「これは、毛髪が接触センサーと熱センサーとして同時に機能していることを示しています」とヘドリッヒ氏は説明します。
研究者らが強調しているように、これは生物学的な観点から見て非常に興味深い現象である。この結果は、これが植物ではまだ知られていない一種の膜結合温度センサーシステムであることを示唆している。だからこそ、おそらく世界で最も奇妙な植物の熱感受性がヴュルツブルクの研究者らの焦点であり続けるだろう。
出典: ヴュルツブルク大学、専門論文: Current Biology、doi: 10.1016/j.cub.2023.07.069
