წარმატებული ნადირობისთვის, ხშირად საჭიროა, რომ მტაცებელი მსხვერპლზე სწრაფი იყოს.
მცენარეები ცნობილი არიან სისწრაფით.
მიუხედავად ამისა, ერთ მცენარეს ჩამოუყალიბდა გადარჩენის სწრაფი სტრატეგია, რომელიც მას მწერებითა და ობობასნაირებით კვების საშუალებას აძლევს მაშინ, როცა ამ უკანასკნელთათვის მისი კლანჭები თითქოს დიდი საფრთხე არ უნდა იყოს.
რა თქმა უნდა, საუბარია სახელგანთქმულ ვენერას ბუზიჭერიაზე (Dionaea muscipula) — მცენარე, რომელიც მსხვერპლს ფოთლების ხაფანგში იტყუებს, შემდეგ უმწეოს გარს ეხვევა და სწრაფად იჭერს, სანამ მის მონელებას დაიწყებს.
უკვე დიდი ხანია, მეცნიერებს აინტერესებთ მექანიზმი, რომელიც ამ მცენარეს იმაზე სწრაფად მოძრაობის საშუალებას აძლევს, ვიდრე ამას მცენარისგან უნდა ველოდეთ.
ახლახან, მკვლევართა ჯგუფმა საფრანგეთის ეროვნული სამეცნიერო კვლევების ცენტრის (CNRS) ფიზიკოს ჯენჯენ რიუს ხელმძღვანელობით, მიზეზი გაარკვია.
ყბების გასააქტიურებლად, მცენარე სწრაფად ირბილებს უჯრედის კედლებს ხაფანგის კანის გარე შრეებში.
ეს ცვლილება გარე ზედაპირს შიდაზე უფრო ადვილად გაფართოების საშუალებას აძლევს, ფოთოლს იქამდე ღუნავს, ვიდრე ის გადახრის წერტილს არ მიაღწევს და დაიხურება.
„ეს წარმოადგენს მცენარეებში დაფიქსირებული კედლის მექანიკის ყველაზე სწრაფ მოდულაციას. ჩვენი შედეგები ავლენს მცენარის მოძრაობის რეჟიმს, რომელიც დაფუძნებულია მასალის თვისებების დინამიკურ რეგულირებაზე, რაც გვთავაზობს კუნთების გარეშე, ბიოინსპირირებული აქტივაციის პრინციპებს“, — წერენ მკვლევრები.
შედარებით დროული და ზუსტი მოძრაობის მიღწევა ბევრ მცენარეს შეუძლია. ამის ერთ-ერთი ყველაზე ცნობილი მაგალითია მორცხვი მიმოზა (Mimosa pudica), რომლის სიმეტრიული ფოთლებიც შეხებისას იკეცება; მიჩნეულია, რომ ეს დელიკატური მანევრი მცენარეს მტაცებლებისგან თავის დაღწევაში ან გამვლელებისგან მიყენებული ზიანის მინიმუმამდე დაყვანაში ეხმარება.
ბევრი მცენარის შემთხვევაში, ამ მოძრაობებს მართავს სითხის დინება — მარტივი ჰიდრავლიკა, რომელიც შიდა წნევას ცვლის და შესაბამისად, მცენარის ფორმასაც.
წარსულში მეცნიერები ეჭვობდნენ, რომ ვენერას ბუზიჭერიას მოძრაობათა მექანიზმი ჰიდრავლიკის მსგავსი იყო, მაგრამ ამ სცენარს ჰქონდა ერთი პრობლემა.
ტრადიციული ჰიდრავლიკური იდეა იმაში მდგომარეობდა, რომ მისი ხაფანგი იხურება ფოთლის ერთი მხრიდან მეორეში წყლის გადასვლის გამო, რაც ერთი მხარის მეორეზე მეტად გაშლის, მოხრისა და დახურვის საშუალებას იძლევა.
მკვლევრებმა ამ მოდელის ორი ძირითადი ნაკლი აღმოაჩინეს.
პირველი ის არის, რომ წყალი მცენარის ქსოვილში შედარებით ნელა გადაადგილდება. მკვლევრებმა გაზომეს, რა სიჩქარით მოძრაობს წყალი ვენერას ბუზიჭერიაში და გამოთვალეს, რომ ხაფანგში წყლის გადაადგილებას 30-150 წამი უნდა სჭირდებოდეს.
ეს მაჩვენებელი გაცილებით ნელია იმ სიჩქარისთვის, რომელიც ვენერას ბუზიჭერიას სჭირდება მსხვერპლის დასაჭერად.
მართლაც, მოძრაობები, რომლებიც დახურვას განაპირობებს, დაახლოებით წამის განმავლობაში ხდება, გაცილებით სწრაფად, ვიდრე წყალი გადაადგილდება ხაფანგში.
მეორე პრობლემა ისაა, რომ წყლით მართული მექანიზმი უნდა განაპირობებდეს მოძრაობის გაჭიანურებულ ტალღას ხაფანგში, რადგან წყალი ქსოვილში თანდათანობით ვრცელდება. მკვლევრებმა ამ მახასიათებლის ნიშნები ვერ იპოვეს.
ბუნებრივად გაჩნდა შემდეგი კითხვა: თუ ჰიდრავლიკა არა, მაშინ რა?
ახალ კვლევაში, მეცნიერებმა დახურვის ორსაფეხურიანი ეტაპი აღწერეს.
პირველია აქტიური მოხრის ფაზა, რომელშიც ხაფანგი შიდა მიმართულებით მოხრას იწყებს გადახრის კრიტიკულ წერტილამდე. მეორეა თავად დახურვა, რასაც სულ რაღაც 0,2 წამი სჭირდება.
იმის გამოსარკვევად, თუ რა იწვევს აქტიურ ფაზას, მკვლევრებმა ორი ტესტი შეიმუშავეს. პირველში ხაფანგები თხელ ზოლებად დასერეს, რათა დახურვის მექანიზმი შეეფერხებინათ. ამ შემთხვევაში, ხაფანგები მაინც დაიხურა, მაგრამ გაცილებით ნელა.
მეორე ტესტში, ხაფანგები დახურული იყო და აღჭურვილი იყო ძალის სენსორით, რათა გაეზომათ ორ ფოთოლს შორის დაშორების შესანარჩუნებლად საჭირო ძალა. შედეგი ამ შემთხვევაშიც იგივე იყო, გამოვლინდა თანდათანობითი მოხრის მოძრაობა, რომელიც წინ უსწრებდა სწრაფად დახურვის ფაზას.
ფაზლის საბოლოო ნაწილი იყო იმაზე დაკვირვება, რას აკეთებს მცენარე სინამდვილეში მოხრის ამ აქტიურ ფაზაში. მკვლევრებმა ციცქნა ზონდით გაზომეს უჯრედის ცელულოზური კედლები ხაფანგის შიგნით და გარეთ, დახურვამდე და დახურვის შემდეგ.
შიდა ზედაპირზე უჯრედის კედლები ოდნავ შეიცვალა, მაგრამ გარე ზედაპირზე დარბილდა — დაკარგა სიმტკიცის დაახლოებით 40 პროცენტი.
ეს ყველაფერი კი ასე მუშაობს.
აღძვრამდე, ტურგორის წნევა — ძალა უჯრედს შიგნით, რომელიც უჯრედის მემბრანას უჯრედის კედლისკენ აწვება — თანაბრადაა განაწილებული ხაფანგის შიდა და გარე კედლებზე.
როდესაც მცოცავი არსება ხაფანგს ააქტიურებს მასში არსებულ ერთ-ერთ მგრძნობიარე ძაფთან სწრაფი ზედიზედ ორჯერ შეხებით, მისი გარეთა კედელი რბილდება.
ეს გარე ზედაპირს შიდაზე უფრო ადვილად გაფართოების საშუალებას აძლევს, რაც წარმოქმნის შეუსაბამობას, რომელიც ფოთოლს ღუნავს.
დროის შედარებით მცირე მონაკვეთში, ეს მოხრა ლახავს მყისიერი არასტაბილურობის ზღვარს და ფოთლები იხურება, რაც მცენარეს საშუალებას აძლევს საკმარისად სწრაფად რეაგირება მოახდინოს სტიმულზე და გემრიელი ვახშამიც მოიმზადოს.
თუმცა, არის კიდევ ერთი საოცარი ნაწილი.
უჯრედის კედლის დარბილება არსებითად მცენარეების ზრდის მიზეზია. ვენერას ბუზიჭერია დამოკიდებულია ხელსაწყოზე, რომელიც მას უკვე აქვს გენეტიკურ ნაკრებში, რათა გამოიყენოს საკვებით მომარაგების უფრო პროაქტიური მიდგომა.
„ეს დახვეწილი ადაპტაციები, რომლებიც მცენარეებს საშუალებას აძლევს, უპირატესობა ჰქონდეთ ცხოველებთან ურთიერთქმედებისას, კიდევ ერთ კითხვას ბადებს — როგორ შეიძლება ისინი წარმოიშვას ცდისა და შეცდომის ევოლუციური პროცესიდან?“, — ამბობს ბიოინჟინერი ჟაკ დიუმე.
კვლევა ჟურნალ Science-ში გამოქვეყნდა.
მომზადებულია ScienceAlert-ის მიხედვით.
