19
Dec
2022

แฟลชเรืองแสงเผยให้เห็นความลับของใบไม้ที่ปิดสนิทของพืช ‘touch-me-not’

วิดีโอใหม่ที่ฉูดฉาดของต้นแสม (Mimosa pudica) ซึ่งมีชื่อเสียงในด้านความสามารถในการพับใบอย่างรวดเร็ว เผยให้เห็นว่าสัญญาณเคมีและไฟฟ้าช่วยกระตุ้นการตอบสนองฟ้าผ่าของมันได้อย่างไร

วิดีโอใหม่แสดงแสงวาบที่ส่องลงมาตามสันของใบต้นอายขณะที่แผ่นพับเริ่มหุบลง แสงวาบถูกปล่อยออกมาจากแคลเซียมไอออนที่ปล่อยออกมาเมื่ออวัยวะเล็กๆ ที่เรียกว่าพัลวินีได้รับสัญญาณไฟฟ้า(เครดิตรูปภาพ: MASATSUGU TOYOTA/SAITAMA UNIVERSITY)

โดย

แฮรี่ เบเกอร์ที่ตีพิมพ์8 วันที่ผ่านมา

แสงวูบวาบยิงตามสันของใบไม้ที่ย้อมด้วยสีเรืองแสงจากต้น “touch-me-not” ขณะที่พับขึ้นในวิดีโอใหม่ที่โดดเด่น ภาพที่ฉูดฉาดเผยให้เห็นว่าโรงงานปิดตัวลงได้อย่างไรในเวลาไม่กี่วินาที แม้ว่าจะไม่มีเส้นประสาทและกล้ามเนื้อก็ตาม

ต้นแสม ( Mimosa pudica ) หรือที่เรียกว่า touch-me-not มีชื่อเสียงในด้านความสามารถในการม้วนใบอย่างรวดเร็วเมื่อถูกสัมผัสโดยการดึงใบที่ยาวคล้ายต้นสนกลับไปที่กระดูกสันหลังตรงกลาง อย่างไรก็ตาม จนถึงขณะนี้ กลไกที่แน่นอนเบื้องหลังการสะท้อนกลับที่เหมือนสัตว์นี้ยังคงเป็นปริศนาอยู่มาก

ในการศึกษาใหม่ที่เผยแพร่เมื่อวันที่ 14 พฤศจิกายนในวารสารNature Communications(เปิดในแท็บใหม่)ทีมนักวิจัยได้สร้างพืชอัปสรเรืองแสงที่ดัดแปลงพันธุกรรมแล้วถ่ายใบของมันขณะที่มันขดตัว ภาพที่ได้เผยให้เห็นว่าทั้งสัญญาณเคมีและสัญญาณไฟฟ้าเคลื่อนที่พร้อมกันผ่านใบไม้และทำให้แผ่นพับถูกดึงกลับ

“พืชมีระบบการสื่อสารต่างๆ ที่ปกติจะถูกซ่อนไว้ไม่ให้มองเห็น” ผู้ร่วมวิจัยMasatsugu Toyota(เปิดในแท็บใหม่)นักสรีรวิทยาพืชแห่งมหาวิทยาลัยไซตามะในญี่ปุ่นกล่าวในแถลงการณ์(เปิดในแท็บใหม่). วิธีที่ดีที่สุดในการพิจารณาว่าพวกเขาทำงานอย่างไรคือการทำให้มองเห็นได้ เขากล่าวเสริม

ในวิดีโอใหม่ ส่วนต่างๆ ของใบไม้จะสว่างขึ้นเมื่อศักย์ไฟฟ้า (การสลับขั้วทางไฟฟ้าของเยื่อหุ้มเซลล์) เคลื่อนผ่านพวกมัน ซึ่งคล้ายกับการทำงานของเส้นประสาทในสัตว์ แต่ไม่มีเซลล์พิเศษสำหรับส่งพลังงานไฟฟ้า สัญญาณจะเดินทางช้ากว่าผ่านเนื้อเยื่อของพืช

จนถึงขณะนี้ นักวิจัยยังสงสัยว่าศักยภาพของการกระทำเป็นกลไกการส่งสัญญาณหลักที่พืชอัปยศใช้ แต่วิดีโอเผยให้เห็นเป็นครั้งแรกว่าสัญญาณถูกสร้างขึ้นอย่างไร เมื่อเซลล์เปลี่ยนขั้ว พวกมันปล่อยแคลเซียมไอออนที่ทำปฏิกิริยากับเครื่องหมายเรืองแสงที่อยู่ในพืชกลายพันธุ์

แสงวาบที่เห็นได้ชัดเจนที่สุดคือแสงที่สว่างขึ้นอย่างต่อเนื่องตามกึ่งกลางของใบไม้ สิ่งเหล่านี้ถูกขับออกโดยอวัยวะเล็กๆ ที่เรียกว่าพัลวินี ซึ่งจะดึงแผ่นพับกลับไปทางสันใบโดยใช้การเปลี่ยนแปลงของแรงดันน้ำ อย่างไรก็ตาม สัญญาณเรืองแสงที่จางลง (มองเห็นได้เมื่อขยายเท่านั้น) ยังเคลื่อนที่ไปตามแผ่นพับจากจุดที่ตรวจพบสิ่งกระตุ้นไปยังพัลวินัสที่ใกล้ที่สุด ก่อนที่อวัยวะพับจะเริ่มกะพริบ เมื่อพุลวินีต้นหนึ่งทำงาน มันจะส่งสัญญาณไปยังพุลวินีที่อยู่ติดกัน ซึ่งสร้างเอฟเฟกต์โดมิโนที่สดใสตามกระดูกสันหลังของใบไม้

นักวิทยาศาสตร์ทราบเกี่ยวกับพุลวินีแล้ว แต่จนถึงขณะนี้ พวกเขาไม่รู้ว่าแผ่นพับที่อยู่ติดกันหดตัวได้เร็วเพียงใด วิดีโอใหม่แสดงให้เห็นว่าพุลวินีรับสัญญาณประมาณ 0.1 วินาทีก่อนการหดตัวของแผ่นพับ ซึ่งเร็วเป็นพิเศษสำหรับพืช นักวิจัยเขียนไว้ในรายงาน

การศึกษาครั้งใหม่ยังชี้ให้เห็นว่าทำไมพืชอัปสรจึงมีวิวัฒนาการเพื่อปิดใบของมัน 

ทฤษฎีชั้นนำคือการปิดใบเพื่อป้องกันตัวเองจากแมลงที่หิวโหย ในการศึกษานี้ นักวิจัยได้สร้างพันธุ์พืชอัปรีย์ที่มีความแปรปรวนทางพันธุกรรมเพิ่มเติม ซึ่งไม่มีพันธุ์พุลวินี ดังนั้นจึงไม่สามารถหุบใบได้ จากนั้น ทีมงานได้นำพืชที่กลายพันธุ์และไม่กลายพันธุ์ไปให้ตั๊กแตนดู และพบว่าพืชที่กลายพันธุ์มีแมลงกินใบไม้จำนวนมาก

เหตุผลที่เป็นไปได้อื่น ๆ ที่ทำให้พืชอัปสรหุบใบ ได้แก่ ลดการสูญเสียน้ำหรือซ่อนตัวจากแมลง แต่มีหลักฐานน้อยกว่าที่จะสนับสนุนแนวคิดเหล่านี้ ทีมงานเขียนไว้ในรายงานของพวกเขา

ที่เกี่ยวข้อง: ใบพืชจุดประกายด้วยไฟฟ้าในช่วงพายุฝนฟ้าคะนอง – และนั่นอาจทำให้คุณภาพอากาศของเราเปลี่ยนแปลงไปในทางที่คาดเดาไม่ได้

โดย แฮร์รี่เป็นนักเขียนในสหราชอาณาจักรที่ Live Science เขาศึกษาชีววิทยาทางทะเลที่มหาวิทยาลัย Exeter (วิทยาเขต Penryn) และหลังจากสำเร็จการศึกษาก็เริ่มสร้างเว็บไซต์บล็อกของตัวเองชื่อ “Marine Madness” ซึ่งเขายังคงทำงานร่วมกับผู้ที่ชื่นชอบมหาสมุทรคนอื่นๆ เขายังสนใจในวิวัฒนาการ การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ หุ่นยนต์ การสำรวจอวกาศ การอนุรักษ์สิ่งแวดล้อม และทุกสิ่งที่เป็นฟอสซิล เมื่อไม่ได้ทำงาน เขาจะพบเขาดูหนังไซไฟ เล่นเกมโปเกมอนเก่าๆ หรือวิ่ง (อาจจะช้ากว่าที่เขาต้องการ) 

หน้าแรก

Share

You may also like...