植物也有记忆?科学家发现捕蝇草拥有短期记忆

捕蝇草是原产于北美洲的一种多年生草本植物,据说捕蝇草因为叶片边缘会有规则的刺毛,就像维纳斯的睫毛一样,所以英文名称为Venus Flytrap ,意思是维纳斯的捕蝇陷阱,而捕蝇草的短期记忆可以持续30秒左右,基本上如果有一只昆虫轻拍了一次捕蝇草的刺毛,捕蝇草并不会有所反应,但昆虫若在半分钟内又再次触碰它,捕蝇草就会突然关闭叶片来达到捕获猎物的效果,而捕蝇草到底是如何记住两次昆虫接触它的时间呢?

植物也有记忆?科学家发现捕蝇草拥有短期记忆插图1

去年发表在《自然植物》杂志上的一项新研究显示,捕蝇草是利用钙离子来达成这种效果的。研究作者日本冈崎国立基础生物学研究所的生物学家长谷部光康(Mitsuyasu Hasebe)表示:科学家知道某些植物具有某种长期记忆。例如春化现象,这指的是植物经过春化处理后,才能从营养生长阶段(即根、茎、叶的发育)过渡到生殖生长阶段(即花、果实和种子的发育)的现象,这些植物们会记住长期的冬季寒冷,作为春季开花的信号。长谷部光康接着说:但是短期记忆更加难以捉摸。

食肉植物没有大脑或神经系统

作者认为:这是钙离子参与的直接证据,尽管这种食肉植物没有大脑或神经系统,但它显然可以计算时间并区分猎物和雨水等无生命物质的区别,过去的研究表示,钙离子在这过程中发挥了重要的作用,且在基因工程的帮助下,长谷部光康和同事们实际看到钙离子的运作。

首先研究人员给捕蝇草添加了能产生蛋白质的基因,这种蛋白质在接触到钙离子时会发出绿光,接着研究小组刻意去触碰捕蝇草的一根刺毛后,刺毛的根部开始发光,然后光在叶子上扩散,最后渐渐褪色,而当研究人员在大约30秒内再次触摸这些刺毛后,叶子却比之前更亮,捕蝇草很快的就啪合上了!

这些发光的捕蝇草图片显示,捕蝇草的钙含量会激增,然后在它的一根刺毛被触动后开始下降,直到第二次触碰才会使更多的钙离子涌入叶子中的细胞,使阈值上升直到陷阱关闭为止。

植物也有记忆?科学家发现捕蝇草拥有短期记忆插图3

捕蝇草的短期记忆来自钙离子元素的消长

结果表示:捕蝇草的短期记忆是来自于叶片细胞内钙离子元素的消长。每当一根刺毛被触发时,它就会发出钙离子释放的信号,当钙离子浓度达到一定水平时,就会在短短一秒内更快地激增,直到陷阱关闭。

德国维尔茨堡大学的生物物理学家雷纳·赫德里奇说:为了感知猎物,捕蝇草运作着一个快速的电子网络,它可以将苍蝇或其他昆虫的运动转化为微小的电压变化,并在植物细胞中波动。不过科学家仍然还没找出钙离子运作系统是如何与电网络合作来启动该植物的神经系统。

捷克奥洛穆克帕拉克大学的植物生理学家安德烈·巴甫洛维奇说:钙离子和电网络的密切关系在普通植物中是我们已知的植物运作机制,因此在捕蝇草中也是如此。他接着说:研究中最有趣的部分是让捕蝇草发光,这种转基因很常用在研究植物中,但要用在捕食性植物中是很难做到的事情,因此成功地改造捕蝇草的基因,使植物发光是食肉植物研究的一大跃进。

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