Іони кальцію допомагають мухоловці розрізняти, що потрапило до неї пастку - живу комаху або просто піщинка.
Венерина мухоловка - одна з небагатьох хижих рослин, які харчуються комахами, павуками та іншими дрібними безхребетними. Листя мухоловки перетворено на двостворчасту пастку з зубцями по краях. Коли комаха проповзає по внутрішній стороні пастки-листа, вона захлопується і починає перетравлювати жертву.
Те, що по пастці хтось повзає, мухоловка відчуває за допомогою особливого волосся - комаха зачіпає волосини і тим самим себе видає. Але як рослина визначає, що це саме їстівна комаха, а не піщинка, наприклад? Виявляється, мухоловка рахує, скільки разів до її чутливих волосин доторкнулися: якщо два рази поспіль, значить, в пастці щось живе і їстівне. Причому «поспіль» означає, що між дотиками повинно пройти не більше 30 секунд. Якщо між дотиками пройшло більше 30 секунд, то це, швидше за все, випадкові перешкоди, а не мураха і не павук.
Але щоб рахувати дотики, їх потрібно якось запам'ятовувати. Тобто мухоловка повинна півхвилини тримати в розумі перший дотик, поки трапиться - чи не трапиться - другий дотик. Виникає питання, як вона може це пам'ятати. Наприкінці 80-х років минулого століття з'явилася гіпотеза, що пам'ять мухоловки працює на іонах кальцію: при дотику до чутливого волосся концентрація іонів кальцію в клітинах аркуша змінюється, що і дозволяє на короткий час запам'ятати дотик. Але тільки зараз у дослідників з'явилися методи, що дозволяють це перевірити.
Співробітники японського Університету перспективних досліджень і Вюрцбурзького університету ввели в рослини мухоловки ген білка, який світився при підвищенні рівня кальцію. Коли експериментатори чіпали чутливе волосся в пастці, іони кальцію в долі секунди спрямувалися всередину клітин листа - це було видно по світінню білка. Але вже через кілька секунд концентрація кальцію в клітинах починала падати. Якщо волосини тут же стосувалися вдруге, то новий потік іонів підвищував їх концентрацію вище певного рівня, і пастка захлопувалася. Якщо ж другий дотик траплявся більш ніж через 30 секунд після першого, то кальцію в клітинах пастки залишалося вже занадто мало, і друга хвиля кальцію не могла довести концентрацію іонів до потрібного значення.
Опинившись замкненою в пастці, жертва намагається з неї вибратися, і знову зачіпає чутливі волосини. У відповідь мухоловка починає виділяти травні ферменти, і чим сильніше дергається видобуток, тим більше ферментів на неї виливається. Швидше за все, тут задіяний схожий кальцієвий механізм, тільки тепер зміни в концентрації іонів дають сигнал до перетравлення.
Результати досліджень опубліковані в Nature Plants.