Fluefangerens hemmelighet

Hvordan kan kjøttetende planter utføre sine raske bevegelser - de har jo verken muskler eller nerver? Moldenseren Jan Skotheim var med da man omsider løste gåten.

"På innsiden av bladene har Venus fluefanger noen små rød kjertler som tiltrekker seg insekter. Setter et insekt seg på innsiden av et blad stimulerer det noen utløserhår. For at ikke regndråper og lignende skal løse ut fellen, må et utløserhår berøres to ganger i rask rekkefølge før fellen settes i gang. I løpet av et sekund lager planten et kraftig spenn i bladet, og deretter klapper det lynraskt sammen for å fange insektet. (Foto: Peter Schweitzer)"
"På innsiden av bladene har Venus fluefanger noen små rød kjertler som tiltrekker seg insekter. Setter et insekt seg på innsiden av et blad stimulerer det noen utløserhår. For at ikke regndråper og lignende skal løse ut fellen, må et utløserhår berøres to ganger i rask rekkefølge før fellen settes i gang. I løpet av et sekund lager planten et kraftig spenn i bladet, og deretter klapper det lynraskt sammen for å fange insektet. (Foto: Peter Schweitzer)"

Venus fluefanger (Dionaea muscipula) er en kjøttetende plante. Ved hjelp av en uhyre rask lukkemekanisme er den i stand til å fange flygende insekter som har satt seg ned for en hvil.

Allerede Charles Darwin lurte på hvordan den raske bevegelsen var mulig. Meget imponert kalte han den i 1875 “one of the most wonderful (plants) in the world”.

Venus fluefanger lukker igjen sin felle i løpet av et tidels sekund. Det er blant de raskeste bevegelsene i planteriket. Men hvordan er planten i stand til å bevege seg så hurtig?

Planter er trege

Planters bevegelser er jo vanligvis svært trege. Mange planters bevegelser skyldes fordeling av vann til plantens enkeltdeler. Men det er en gradvis prosess, og fluefangeren beveger seg i alle fall ti ganger raskere enn det…

Jan Skotheim holdt i 2003 på med sin doktorgrad i anvendt matematikk og fysikk under veiledning av professor Lakshminarayanan Mahadevan.

Da Mahadevan dro på ferie, ba han Skotheim vanne plantene han hadde på kontoret, og blant disse var en Venus fluefanger, som fascinerte Skotheim.

"- Man får ta det man har. Jeg gikk og så meg rundt etter områder hvor jeg kunne anvende matematikk, sier Jan Skotheim til forskning.no. (Foto: Jan Skotheim)"
"- Man får ta det man har. Jeg gikk og så meg rundt etter områder hvor jeg kunne anvende matematikk, sier Jan Skotheim til forskning.no. (Foto: Jan Skotheim)"

- Jeg vannet planten. Så startet vi å snakke om den på kontoret, sier Skotheim til forskning.no.

Da Mahadevan var tilbake diskuterte de hvordan de kunne undersøke og avsløre den raske lukkemekanismen.

Matematikk og fysikk

- Man har forsøkt å finne forklaringer på denne lukkemekanismen tidligere, men da har det stort sett vært biologer som har vært på banen. Vi lurte på om dette var et felt hvor tverrfaglighet og litt matematikk og fysikk kunne tilføre noe, sier Skotheim.

De brukte høyhastighetsvideo og merking av bladene for å fange bevegelsen.

De analyserte bildene og laget en matematisk modellering av hva de så, og rekonstruerte bladenes form idet de lukket seg. De benyttet mikroskop for å måle bladene så nøyaktig som mulig.

Laget et spenn

Etter hvert fikk de et bilde av hva som skjedde. Først begynte cellene på yttersiden av åpne blader å strekke seg ut.

Når utløsende hår på innsiden av bladet ble stimulert, som når et insekt satte seg ned, flyttet planten fuktighet til disse cellene.

Bladets indre forandret seg ikke. Dermed forandret bladets kurvatur seg og skapte en slags skjevhet i bladet. Det førte til et mekanisk spenn for å få bladene til å bøye seg innover.

Fylte på med fuktighet

Åpnede blader er imidlertid formet slik at de kan motstå dette spennet.

Det ble som i en spent bue. Eller enda mer som en vrengt kontaktlinse som søker tilbake til sin opprinnelige form.

Planten fortsatte å sende mer fuktighet til bladet, til det ikke kunne motstå spennet lenger.

Klapper lynraskt igjen

Da klappet bladet sammen på et tidels sekund. Som når skytteren slipper pilen og buen lynraskt retter seg ut og sender pilen avgårde.

Det tok planten omtrent et sekund å bygge opp spenning nok til at bladene klappet sammen.

- Skjærer du en tennisball i to kan vi se denne ustabiliteten. Du kan trykke på den halve tennisballen til et visst punkt, så gir den brått etter, sier Skotheim til forskning.no.

Andre anvendelser?

Teamet lurer på om en bedre forståelse av denne muskelfrie bevegelsen kan anvendes til å lage for eksempel brytere i sensorer.

- Vårt arbeid kompletterer tidligere undersøkelser. Planten benytter både en aktiv biokjemisk og en passiv elastisk prosess, sier forskerne.

- Men studien svarer fremdeles ikke på det spørsmålet som motiverte Darwin - hvordan denne mekanismen utviklet seg, sier Mahadevan til New Scientist.

Arbeidet ble støttet av Norges Forskningsråd og Schlumberger Chair Fund ved Cambridge University.

Flere høyoppløselige bilder er tilgjengelige her.

Referanse:

Forterre, Y., J.M. Skotheim, J. Dumais, and L. Mahadevan: “How the Venus flytrap snaps”, Nature 433 (Jan. 27 2005) :421-425, Abstract

Lenker:

Harvard scientists discover how the venus flytrap snaps

Rapid plant movements: the Venus Flytrap and design principles

Leaf geometry drives Venus flytrap’s bite

How a Venus flytrap snaps up its victims

Historie - kjøttetende planter

Venus Flytrap

Powered by Labrador CMS