Как работает память у венериной мухоловки

Ионы кальция помогают мухоловке различать, что попало к ней ловушку – живое насекомое или просто песчинка.

Венерина мухоловка – одно из немногих хищных растений, которые питаются насекомыми, пауками и прочими мелкими беспозвоночными. Листья мухоловки преобразованы в двустворчатую ловушку с зубцами по краям. Когда насекомое проползает по внутренней стороне ловушки-листа, она захлопывается и начинает переваривать жертву.

То, что по ловушке кто-то ползает, мухоловка чувствует с помощью особых волосков – насекомое задевает волоски и тем самым себя выдаёт. Но как растение определяет, что это именно съедобное насекомое, а не песчинка, например? Оказывается, мухоловка считает, сколько раз до её чувствительных волосков дотронулись: если два раза подряд, значит, в ловушке что-то живое и съедобное. Причём «подряд» значит, что между касаниями должно пройти не более 30 секунд. Если между касаниями прошло больше 30 секунд, то это, скорее всего, случайные помехи, а не муравей и не паук.

Но чтобы считать касания, их нужно как-то запоминать. То есть мухоловка должна полминуты держать в уме первое касание, пока случится – или не случится – второе касание. Возникает вопрос, как она может это помнить. В конце 80-х годов прошлого века появилась гипотеза, что память мухоловки работает на ионах кальция: при прикосновении к чувствительным волоскам концентрация ионов кальция в клетках листа изменяется, что и позволяет на короткое время запомнить прикосновение. Но только сейчас у исследователей появились методы, позволяющие это проверить.

Сотрудники японского Университета перспективных исследований и Вюрцбургского университета ввели в растения мухоловки ген белка, который светился при повышении уровня кальция. Когда экспериментаторы трогали чувствительный волосок в ловушке, ионы кальция в доли секунды устремлялись внутрь клеток листа – это было видно по свечению белка. Но уже через несколько секунд концентрация кальция в клетках начинала падать. Если волосков тут же касались второй раз, то новый поток ионов повышал их концентрацию выше определённого уровня, и ловушка захлопывалась. Если же второе касание случалось более чем через 30 секунд после первого, то кальция в клетках ловушки оставалось уже слишком мало, и вторая волна кальция не могла довести концентрацию ионов до нужного значения.

Оказавшись запертой в ловушке, жертва пытается из неё выбраться, и снова задевает чувствительные волоски. В ответ мухоловка начинает выделять пищеварительные ферменты, и чем сильнее дёргается добыча, тем больше ферментов на неё выливается. Скорее всего, тут задействован похожий кальциевый механизм, только теперь изменения в концентрации ионов дают сигнал к перевариванию.

Результаты исследований опубликованы в Nature Plants.