新型压力传感器问世!受捕蝇草启发感官的毛发将触摸转化为电能

12月15日,记者了解到,来自德国巴伐利亚州的维尔茨堡的朱利叶斯-马克西米利安斯大学(JMU)的研究人员已经分离出了各个感官毛发,并分析了有效捕获昆虫的基因库。JMU植物研究员Rainer Hedrich教授说:“在此过程中,我们首次发现了可能在整个植物界起作用的基因,将局部机械刺激转化为系统信号。”

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这是一件好事,因为到目前为止,对植物中的机械受体几乎一无所知。Hedrich的小组在期刊PLOS Biology中展示了结果。


 感官的头发将触摸转化为电能


Dionaea的铰链式诱捕器由两半组成,每个半担着三根感官毛发。当头发因触摸而弯曲时,会在其根部产生电信号,即动作电位。在头发的根部是细胞,其中离子通道由于其包膜的拉伸而破裂而打开并变成导电的。感官毛发的上部充当杠杆,放大甚至最轻的猎物触发的刺激。


这些微力触摸传感器因此将机械刺激转换为电信号,该信号从头发散布到整个皮瓣捕集器上。经过两个动作电位后,陷阱会关闭。根据食肉动物在试图释放自己时触发的动作电位的数量,食肉植物会估计猎物是否足够大-是否值得让复杂的消化运动。

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 从基因到触摸传感器的功能


为了研究这种独特功能的分子基础,Hedrich的团队“收获”了大约1000根感官毛发。他们与JMU生物信息学家JörgSchultz教授一起着手鉴定头发中的基因。


舒尔茨说:“在此过程中,我们注意到头发中活跃的基因的指纹与陷阱中其他细胞类型的指纹不同。” 机械刺激如何转化为电能?Hedrich说:“为回答这个问题,我们专注于在感觉性头发中表达或仅在感觉性头发中存在的离子通道。”


 寻找更多的离子通道


感觉的头发特异性钾通道KDM1脱颖而出。新近开发的电生理方法表明,如果没有该通道,感觉毛发的电兴奋性就会丧失,即它们不再具有激发火势的能力。Hedrich说:“现在我们需要鉴定和表征在动作电位的早期阶段起重要作用的离子通道。”


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