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Como as armadilhas de Vênus se encaixam
A armadilha de Vênus (Dionaea muscipula) é talvez a planta carnívora mais conhecida. Ele captura suas presas, principalmente aranhas e insetos, usando um sofisticado mecanismo de captura
Por Universidade de Zurique - 10/07/2020


O sensor de força do sistema microrobótico desvia um fio sensorial de uma armadilha que é mantida aberta pelos sensores da célula de carga. Crédito: Hannes Vogler, UZH

As armadilhas de Vênus capturam aranhas e insetos quebrando suas folhas de armadilha. Esse mecanismo é ativado quando presas incautas tocam pêlos de gatilho altamente sensíveis duas vezes em 30 segundos. Um estudo liderado por pesquisadores da Universidade de Zurique mostrou agora que um único toque lento também aciona o fechamento da armadilha - provavelmente para capturar larvas e caracóis em movimento lento.

A armadilha de Vênus (Dionaea muscipula) é talvez a planta carnívora mais conhecida. Ele captura suas presas, principalmente aranhas e insetos, usando um sofisticado mecanismo de captura . Suas folhas distintas têm três pêlos de gatilho altamente sensíveis em cada lobo. Esses pêlos reagem aos mínimos toques - por exemplo, quando uma mosca rasteja ao longo da folha - enviando um sinal elétrico , que rapidamente se espalha por toda a folha. Se dois sinais forem acionados em um curto espaço de tempo, a interceptação será interrompida em milissegundos.

Novo gatilho para o mecanismo de captura

As reações fisiológicas nas quais esse mecanismo de captura se baseia são estudadas há mais de 200 anos. O consenso é que cada toque suficientemente forte de um fio de gatilho causa um sinal elétrico, e que dois sinais em 30 segundos resultam no fechamento da armadilha. Um novo estudo da Universidade de Zurique (UZH) e da ETH Zurique encontrou agora outro mecanismo de disparo. "Ao contrário da crença popular, tocar lentamente um fio de gatilho apenas uma vez também pode causar dois sinais e, assim, levar ao rompimento da armadilha", diz o co-último autor Ueli Grossniklaus, diretor do Departamento de Biologia Vegetal e Microbiana da UZH.

Flytrap de floração de Vênus. Crédito: Hannes Vogler, UZH

Primeiro, a equipe interdisciplinar de pesquisadores determinou as forças necessárias para acionar o mecanismo de captura da planta. Eles fizeram isso usando sensores altamente sensíveis e sistemas microrobóticos de alta precisão, desenvolvidos pela equipe do co-último autor Bradley J. Nelson, do Instituto de Robótica e Sistemas Inteligentes da ETH de Zurique. Isso permitiu que os cientistas desviassem os pêlos do gatilho para um ângulo preciso a uma velocidade predefinida, a fim de medir as forças relevantes. Esses experimentos confirmaram a teoria anterior. Se os parâmetros escolhidos se aproximarem do toque de uma presa comum, são necessários dois toques para que a armadilha se encaixe.

"Acreditamos que os canais de íons permaneçam abertos enquanto a membrana for esticada mecanicamente. Se a deflexão ocorrer lentamente, o fluxo de íons é suficiente para acionar vários sinais, o que faz com que a armadilha se feche"


A partir dos dados coletados, os pesquisadores do Instituto ETH de Materiais de Construção desenvolveram um modelo matemático para determinar a faixa de deflexão angular e limiares de velocidade que ativam o mecanismo de encaixe. "Curiosamente, o modelo mostrou que, em velocidades angulares mais lentas, um toque resulta em dois sinais elétricos, de modo que a armadilha deve estalar", diz Grossniklaus. Os pesquisadores foram posteriormente capazes de confirmar a previsão do modelo em experimentos.
 
Capturando presas lentas

Quando abertos, os lóbulos das folhas da armadilha de Vênus são dobrados para fora e sob tensão - como uma mola esticada. O sinal de disparo leva a uma alteração minuciosa na curvatura das folhas, o que faz com que a armadilha se encaixe instantaneamente. Os sinais elétricos são gerados por canais de íons na membrana celular, que transportam átomos para fora e para dentro da célula.

"Acreditamos que os canais de íons permaneçam abertos enquanto a membrana for esticada mecanicamente. Se a deflexão ocorrer lentamente, o fluxo de íons é suficiente para acionar vários sinais, o que faz com que a armadilha se feche", explica o co-primeiro autor Hannes. Vogler, biólogo de plantas da UZH. O mecanismo de disparo recém-descoberto pode ser uma maneira de a armadilha de Vênus capturar presas de movimento lento, como larvas ou caracóis.

O estudo está publicado na PLOS Biology .

 

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