捕蠅草（Venus flytrap）如何記住被碰到了？

 

（影片來源：The New York Times）

多年來，捕蠅草（Dionaea muscipula）為何能捕蟲、以及捕蟲時如何區別落在它的葉片中的物體的確是蟲而不是落葉或雨滴，讓科學家們非常感興趣。過去的研究知道，物體要在30秒內碰觸捕蠅草的感覺毛兩次，捕蠅草才會迅速地閉合並開始分泌消化液（詳見「會數數的捕蠅草」）。

但是，到底是什麼信號幫助它記住它在30秒內被碰了兩次？最近的一項研究發現，是鈣離子。

研究團隊將一個鈣離子感應蛋白轉入捕蠅草。這個鈣離子感應蛋白，在感應到鈣離子時會發出螢光。

要把基因轉入捕蠅草並不容易。研究團隊花了兩年半的功夫，終於發現要在黑暗中養殖捕蠅草，然後才能成功地以農桿菌（Agrobacterium）完成轉殖。

接下來的觀察發現，第一次碰觸時葉片有鈣離子的流入細胞質，而第二次的碰觸使得這個流動的規模變大、濃度提高，接著葉片就迅速閉合了。

與受傷所引起的鈣離子流動相比，捕蠅草因為被碰觸所引發的鈣離子流入，在速度上快了10倍。另外是第一次碰觸後，如果不再碰觸，細胞內的鈣離子濃度就會慢慢降低（鈣離子慢慢流出細胞），等超過30秒時，即使再有第二次刺激，所引發的鈣離子流入也無法造成葉片的閉合了。

捕蠅草的變形葉。圖片來源：維基百科

參考文獻：

Suda, H., Mano, H., Toyota, M. et al. Calcium dynamics during trap closure visualized in transgenic Venus flytrap. Nat. Plants 6, 1219–1224 (2020). https://doi.org/10.1038/s41477-020-00773-1