Venus flytraps fundet at producere magnetiske felter

Venusfluefælden (Dionaea muscipula) er en kødædende plante, der omslutter sit bytte ved at bruge modificerede blade som fælde. Under denne proces, elektriske signaler kendt som handlingspotentialer udløser lukning af bladlapper. Et tværfagligt hold af forskere har nu vist, at disse elektriske signaler genererer målbare magnetfelter. Ved hjælp af atommagnetometre, det viste sig muligt at registrere denne biomagnetisme. "Man kan sige, at undersøgelsen er lidt som at foretage en MR -scanning hos mennesker, " sagde fysiker Anne Fabricant. "Problemet er, at de magnetiske signaler i planter er meget svage, hvilket forklarer, hvorfor det var ekstremt svært at måle dem ved hjælp af ældre teknologier. "

Vi ved, at i den menneskelige hjerne, spændingsændringer i visse regioner skyldes samordnet elektrisk aktivitet, der bevæger sig gennem nerveceller i form af aktionspotentialer. Teknikker som elektroencefalografi (EEG), magnetoencephalography (MEG) og magnetisk resonansbilleddannelse (MRI) kan bruges til at registrere disse aktiviteter og ikke -invasivt diagnosticere lidelser. Når planter stimuleres, de genererer også elektriske signaler, som kan rejse gennem et cellulært netværk analogt med menneskers og dyrs nervesystem.

Et tværfagligt team af forskere fra Johannes Gutenberg University Mainz (JGU), Helmholtz Institut Mainz (HIM), biocentret for Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU), og Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) i Berlin, Tysklands nationale meteorologiske institut, har nu vist, at elektrisk aktivitet i Venus flyvefælde også er forbundet med magnetiske signaler. "Vi har været i stand til at demonstrere, at aktionspotentialer i et flercellet plantesystem producerer målbare magnetfelter, noget, der aldrig var blevet bekræftet før, " sagde Anne Fabricant, en ph.d.-kandidat i professor Dmitry Budkers forskningsgruppe ved JGU og HIM.

Fælden til Dionaea muscipula består af bilobede fangende blade med følsomme hår, hvilken, ved berøring, udløse et handlingspotentiale, der bevæger sig gennem hele fælden. Efter to på hinanden følgende stimuli, fælden lukker, og ethvert potentielt insektbytte lukkes inde og fordøjes efterfølgende. Interessant nok, fælden er elektrisk exciterbar på en række forskellige måder:Ud over mekaniske påvirkninger såsom berøring eller skade, osmotisk energi, for eksempel saltvandsbelastninger, og termisk energi i form af varme eller kulde kan også udløse handlingspotentialer. Til deres undersøgelse, forskerholdet brugte varmestimulering til at inducere aktionspotentialer, derved eliminerer potentielt forstyrrende faktorer såsom mekanisk baggrundsstøj i deres magnetiske målinger.

Biomagnetisme – påvisning af magnetiske signaler fra levende organismer

Selvom biomagnetisme er blevet undersøgt relativt godt hos mennesker og dyr, indtil videre er der lavet meget lidt tilsvarende forskning i planteriget, ved kun at bruge superledende-kvante-interferens-enhed (SQUID) magnetometre, omfangsrige instrumenter, som skal afkøles til kryogene temperaturer. For det aktuelle eksperiment, forskerholdet brugte atommagnetometre til at måle de magnetiske signaler fra Venus-fluefælden. Sensoren er en glascelle fyldt med en damp af alkali -atomer, som reagerer på små ændringer i det lokale magnetfeltmiljø. Disse optisk pumpede magnetometre er mere attraktive til biologiske anvendelser, fordi de ikke kræver kryogen afkøling og også kan miniaturiseres.

Forskerne opdagede magnetiske signaler med en amplitude på op til 0,5 picotesla fra Venus-fluefælden, som er millioner gange svagere end Jordens magnetfelt. "Signalstørrelsen, der er registreret, svarer til, hvad der observeres under overflademålinger af nerveimpulser hos dyr, " forklarede Anne Fabricant. JGU-fysikerne sigter mod at måle endnu mindre signaler fra andre plantearter. I fremtiden vil sådanne ikke-invasive teknologier kunne potentielt bruges i landbruget til afgrøde-plantediagnostik, ved at detektere elektromagnetiske reaktioner på pludselige temperaturændringer, skadedyr, eller kemiske påvirkninger uden at skulle beskadige planterne ved hjælp af elektroder.