捕蠅草的潛在陷阱。中部：觸發(fā)發(fā)的基部，在觸覺刺激下，感覺細(xì)胞會(huì)誘發(fā)動(dòng)作電位。在動(dòng)作電位的后期，需要通過KDM1將鉀離子重新導(dǎo)入感覺細(xì)胞，以產(chǎn)生連續(xù)的動(dòng)作電位。圖片來源：Ines Kreuzer，Soenke Scherzer /維爾茨堡大學(xué)

可以使所有植物細(xì)胞通過觸摸或傷害進(jìn)行反應(yīng)。食肉的維納斯捕蠅器（Dionaea muscipula）為此具有高度敏感的器官：感官毛發(fā)甚至可以記錄最弱的機(jī)械刺激，將其放大并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，然后迅速在植物組織中傳播。

來自德國(guó)巴伐利亞州的維爾茨堡的朱利葉斯-馬克西米利安斯大學(xué)（JMU）的研究人員已經(jīng)分離出了各個(gè)感官毛發(fā)，并分析了有效捕獲昆蟲的基因庫。JMU植物研究員Rainer Hedrich教授說：“在此過程中，我們首次發(fā)現(xiàn)了可能在整個(gè)植物界起作用的基因，將局部機(jī)械刺激轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)信號(hào)�！�

這是一件好事，因?yàn)榈侥壳盀橹梗瑢?duì)植物中的機(jī)械受體幾乎一無所知。海德里希（Hedrich）的團(tuán)隊(duì)在開放存取期刊《PLOS Biology》中介紹了結(jié)果。

感官的頭發(fā)將觸摸轉(zhuǎn)化為電能

Dionaea的鉸鏈?zhǔn)秸T捕器由兩半組成，每個(gè)半擔(dān)著三根感官毛發(fā)。當(dāng)頭發(fā)因觸摸而彎曲時(shí)，會(huì)在其根部產(chǎn)生電信號(hào)，即動(dòng)作電位。在頭發(fā)的根部是細(xì)胞，其中離子通道由于其包膜的拉伸而破裂而打開并變成導(dǎo)電的。感官毛發(fā)的上部充當(dāng)杠桿，放大甚至最輕的獵物觸發(fā)的刺激。

這些微力觸摸傳感器因此將機(jī)械刺激轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，該信號(hào)從頭發(fā)傳播到整個(gè)皮瓣捕集器。經(jīng)過兩個(gè)動(dòng)作電位后，陷阱會(huì)關(guān)閉。根據(jù)食肉動(dòng)物試圖釋放自己時(shí)觸發(fā)的動(dòng)作電位數(shù)量，食肉植物會(huì)估計(jì)獵物是否足夠大，是否值得讓精細(xì)的消化運(yùn)動(dòng)。

從基因到觸摸傳感器的功能

為了研究這種獨(dú)特功能的分子基礎(chǔ)，Hedrich的團(tuán)隊(duì)“收獲”了大約1000根感官毛發(fā)。他們與JMU生物信息學(xué)家JrgSchultz教授一起著手鑒定頭發(fā)中的基因。

舒爾茨說：“在此過程中，我們注意到頭發(fā)中活躍的基因的指紋不同于陷阱中其他細(xì)胞類型的指紋。” 機(jī)械刺激如何轉(zhuǎn)化為電能？Hedrich說：“為了回答這個(gè)問題，我們專注于在感官頭發(fā)中表達(dá)的離子通道或?qū)ｉT在其中存在的離子通道�！�

尋找更多的離子通道

感覺頭發(fā)特異性鉀通道KDM1脫穎而出。新近開發(fā)的電生理方法表明，如果沒有該通道，感覺毛發(fā)的電興奮性就會(huì)喪失，即它們不再具有激發(fā)火勢(shì)的能力。Hedrich說：“現(xiàn)在我們需要鑒定和表征在動(dòng)作電位的早期階段起重要作用的離子通道�！�