Обнаружены венерианские мухоловки, создающие магнитные поля

Венерина мухоловка (Dionaea muscipula) – хищное растение, которое ограждает свою добычу, используя модифицированные листья в качестве ловушки. Во время этого процесса электрические сигналы, известные как потенциалы действия, запускают закрытие лепестков. Междисциплинарная группа ученых показала, что эти электрические сигналы генерируют измеримые магнитные поля. Используя атомные магнитометры, оказалось возможным зарегистрировать этот биомагнетизм. «Можно сказать, что расследование немного похоже на проведение МРТ на людях», – сказала физик Энн Фабрикант. «Проблема в том, что магнитные сигналы в растениях очень слабые, что объясняет, почему их было чрезвычайно трудно измерить с помощью более старых технологий».


Электрическая активность венерианской мухоловки связана с магнитными сигналами

Мы знаем, что в человеческом мозгу изменения напряжения в определенных областях являются результатом согласованной электрической активности, которая проходит через нервные клетки в форме потенциалов действия. Такие методы, как электроэнцефалография (ЭЭГ), магнитоэнцефалография (МЭГ) и магнитно-резонансная томография (МРТ), могут использоваться для записи этих действий и неинвазивной диагностики нарушений. Когда растения стимулируются, они также генерируют электрические сигналы, которые могут проходить через сотовую сеть, аналогичную нервной системе человека и животных.

Междисциплинарная группа исследователей из Университета Йоханнеса Гутенберга в Майнце (JGU), Института Гельмгольца в Майнце (HIM), Биоцентра Университета Юлиуса-Максимилиана в Вюрцбурге (JMU) и Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB National) в Берлине, Германия Институт метеорологии, теперь продемонстрировал, что электрическая активность венерианской мухоловки также связана с магнитными сигналами. «Мы смогли продемонстрировать, что потенциалы действия в многоклеточной системе растений создают измеримые магнитные поля, что никогда не было подтверждено ранее», – сказала Энн Фабрикант, докторант исследовательской группы профессора Дмитрия Будкера в JGU и HIM.

Ловушка Dionaea muscipula состоит из двулопастных листьев-ловушек с чувствительными волосками, которые при прикосновении запускают потенциал действия, который проходит через всю ловушку. После двух последовательных стимулов ловушка закрывается, и любая потенциальная жертва насекомого запирается внутри и впоследствии переваривается. Интересно, что ловушка электрически возбудима множеством способов: помимо механических воздействий, таких как прикосновение или травма, осмотическая энергия, например, соленая вода, и тепловая энергия в виде тепла или холода также могут запускать потенциалы действия. Для своего исследования группа исследователей использовала тепловую стимуляцию для возбуждения потенциалов действия, тем самым устраняя потенциально мешающие факторы, такие как механический фоновый шум, в своих магнитных измерениях.

Биомагнетизм – обнаружение магнитных сигналов от живых организмов

В то время как биомагнетизм был относительно хорошо изучен на людях и животных, до сих пор было проведено очень мало эквивалентных исследований в царстве растений, с использованием только сверхпроводящих магнитометров с квантовыми интерференционными устройствами (СКВИД), громоздких инструментов, которые необходимо охлаждать до криогенных температур. . В текущем эксперименте исследовательская группа использовала атомные магнитометры для измерения магнитных сигналов венерианской мухоловки. Датчик представляет собой стеклянную ячейку, заполненную паром щелочных атомов, которые реагируют на небольшие изменения в локальном магнитном поле. Эти магнитометры с оптической накачкой более привлекательны для биологических применений, поскольку они не требуют криогенного охлаждения и могут быть миниатюрными.

Исследователи обнаружили магнитные сигналы с амплитудой до 0,5 пикотесла от мухоловки Венеры, что в миллионы раз слабее магнитного поля Земли. «Уровень зарегистрированного сигнала аналогичен тому, который наблюдается при поверхностных измерениях нервных импульсов у животных», – пояснила Энн Фабрикант. Физики JGU стремятся измерить еще более слабые сигналы от других видов растений. В будущем такие неинвазивные технологии могут потенциально использоваться в сельском хозяйстве для диагностики сельскохозяйственных культур путем обнаружения электромагнитных реакций на внезапные изменения температуры, вредителей или химические воздействия без необходимости повредить растения с помощью электродов.