معرفی گیاهان گوشت‌خوار و مکانیسم شکار آن‌ها

مقدمه

گیاهان گوشت‌خوار گیاهان گل‌دار شکارچی هستند که حیوانات را می‌کشند تا از بدن آنها تغذیه کنند. گیاهان گوشت‌خوار شکار را با استفاده از برگ‌های تخصصی که به‌عنوان تله عمل می‌کنند، انجام می‌دهند. دسته‌ای از گیاهان قادر به شکار و مکانیسمی برای هضم طعمه دارند. این گیاهان به گیاهان گوشت‌خوار معروف اند. برگ‌های تخصصی آن‌ها با شکار جانوران کوچک و هضم آن‌ها به رشدشان سرعت می‌بخشند.

این گیاهان گوشت‌خوار عمده موادمغذی خود را از جانورانی نظیر حشرات، عنکبوت‌ها، سخت‌پوستان و دیگر بی‌مهرگان کوچک خاکی و تک یاخته‌ها، مارمولک‌ها ، موش‌ها و سایر مهره‌داران کوچک به‌ دست می‌آورند. بسیاری از تله‌ها طعمه را با رنگ‌های روشن، شکل‌های فوق‌العاده گل، موهای راهنما یا برگ‌های الحاقی فریب می‌دهند. طعمه پس از گرفتن و کشته شدن توسط گیاه و یا موجودات همراه هضم می‌شود. سپس گیاه مواد مغذی موجود از جسد را جذب می‌کند. اکثر گیاهان گوشت‌خوار بدون مصرف طعمه رشد می‌کنند، اما آن‌ها بسیار سریع‌تر رشد می‌کنند و با مواد مغذی بدست آمده از طعمه آن‌ها خیلی بهتر تولید‌مثل می‌کنند.

انواع گیاهان گوشت‌خوار

Venus Flytrap (Dionaea Muscipula) .۱

این گیاه که معروف‌ترین گیاه گوشت‌خوار است یک گونه گوشت‌خوار پیشرفته است که می‌تواند محرک‌های زنده و غیر زنده را تشخیص دهد. Venus Flytrap یک تله فک مانند با میخ‌های تیز در لبه‌ها دارد، درست مانند کف دست‌های تا شده با انگشتان در هم تنیده. در حدود 0.1 ثانیه بسته می‌شود. با این حال، برای چند ثانیه کمی باز می‌ماند تا حشرات کوچک‌تر فرار کنند، زیرا موادمغذی کافی را فراهم نمی‌کنند.

Monkey Cups (Nepenthes) .۲

دارای یک تله غیرفعال با دهانه فنجانی است. این یک گیاه استوایی است. علت نام‌گذاری این گیاه به‌علت این است که میمون‌ها اغلب در جنگل‌های بارانی از آن‌ها آب می‌نوشند. آنها به اندازه‌ای بزرگ هستند که تا 1 لیتر آب را در خود جای دهند. این فنجان‌ها همچنین به‌طور غیرفعال حشرات را جمع‌آوری و هضم می‌کنند.

Cobra Lily (Darlingtonia Californica) .۳

گیاه با تله غیرفعال با برگ‌های لوله‌ای شکل و یک دهانه کوچک است. گیاهان وارد برگ‌ها می‌شوند و توسط برگ‌های شفاف آن که در انتها روشن‌تر هستند فریب داده می‌شوند تا عمیق‌تر شوند. ریشه‌های سوسن کبرا نرم اما پیشرفته هستند و با رشد مجدد از ریشه می‌توانند در برابر آتش مقاومت کنند. آنزیم گوارشی را برای کمک به هضم ترشح می‌کند. یکی از ویژگی‌های محبوب آن قابلیت حذف آب اضافی است.

Butterworts (Pinguicula) .۴

گیاهان رنگارنگ کوچک با برگ‌های چسبنده و حاشیه‌های رو به بالا هستند که طعمه را می‌پوشانند. کرک‌های چسبنده روی برگ‌ها حشره را جذب می‌کند در حالی که حاشیه برگ آن را نگه می‌دارد. غده بی‌تحرک آنزیم‌های گوارشی ترشح می‌کند که طعمه را تجزیه می‌کند. این گیاهان مگس‌خوار تله‌های نیمه‌فعال دارند.

Pitcher Plant (Sarrasenia) .۵

دارای برگ‌های پارچ مانند است که آن را به یکی از تله‌های غیرفعال در میان انواع گیاهان گوشت‌خوار تبدیل می‌کند. این گیاه با برگ‌های لوله‌ای به رنگ‌های صورتی، زرد و بنفش است.

Sundews (Drosera) .۶

دارای موهای چسبنده بلندی هستند که به آن‌ها “تریکوم” می‌گویند. این موها در انتها دارای قطرات شبنم مانند هستند که نام آن را “sundews” به خود اختصاص داده‌است. تریکوم‌ها حشرات را به دام می‌اندازند و آنها را از طریق آنزیم‌هایی که ترشح می‌کند؛ تجزیه می‌کنند.

Bladderworts (Utricularia) .۷

بیشتر آن‌ها در مناطق اطراف رودخانه‌ها و دریاچه‌ها هستند. این گیاهان ریشه ندارند بلکه ساقه‌های شناور بزرگی دارند که آن‌ها را نگه می‌دارد. این گیاه از فرآیند پیچیده‌ای برای مکیدن حیوانات از طریق مثانه‌های زیر آب خود استفاده می‌کند.

انواع مکانیسم‌های شکار در گیاهان گوشت‌خوار

۱. چسبنده با شاخک

۲. تله چسبی

۳. تله کبوتر

۴. ضربه محکم و ناگهانی

۵. مکش

۶. گلدان خرچنگ

ساده‌ترین مکانیسم به دام انداختن تله چسبی است. برگ‌های مگس‌گیر مانند Pinguicula دارای غدد ساقه کوتاه مخصوصی هستند که موسیلاژ چسبناکی ترشح می‌کنند که موجودات کوچک را به دام می‌اندازد.

برگ‌های تله چسبنده با شاخک‌ها از نظر عملکرد شبیه به برگ‌های کاغذ مگس مانند هستند به‌جز اینکه شاخک‌ها چسبندگی طولانی‌تری برای گرفتار کردن شکار فراهم می‌کنند. بعضی از شاخک‌ها طعمه را گیر می‌دهند، حرکت می‌کنند تا شاخک‌ها تماس بیشتری با طعمه داشته باشند و آن را در موادی خفه کنند و آنزیم‌های گوارشی را آزاد کنند. شاخک‌ها و همچنین غدد روی سطح برگ، موادمغذی را از طعمه جذب می‌کنند.

تله‌های دام کبوتر برگ‌هایی هستند که به ساختارهای گودال مانند تغییر یافته‌اند. تله‌ها ممکن است دارای گل شهد، رنگ‌های روشن یا رایحه‌ای گل مانند برای جذب طعمه باشند. تله‌ها ممکن است دارای کرک باشند تا طعمه را به دهانه تله هدایت کند یا باعث شود طعمه در تله بیفتد. لبه تله به‌طور معمول لغزنده و داخل تله مومی است. بعضی از تله‌ها دارای آب بوده که طعمه در آن غرق می‌شود. تله‌های بلند و نازک ساراسنیا مقدار کمی آب دارند و  به‌طورکلی طعمه خود را از گرسنگی می‌کشند. برگ‌ها همچنین ممکن است PH آب را تنظیم کرده و آنزیم‌های گوارشی را آزاد کنند.

گلدان خرچنگ دارای یک طعمه ورودی است که می‌توان به راحتی از بیرون آن را پیدا کرد و وارد شد، اما ورود یا خروج از داخل آن دشوار است در نتیجه طعمه درون آن باقی می‌ماند.

تله ضربه‌ای که بسیار سریع طعمه را محصور می‌کند. طعمه‌ای به داخل تله حرکت می‌کند، موهای ماشه را برس می‌کشد. تله با گسترش سریع سلول‌ها در سطح بیرونی برگ بسته می‌شود. با توجه به اینکه قبل از ایجاد تله، هر نیمه برگ صاف است، این مورد بسیار مشهود است. سپس تله به آرامی طعمه را می‌بندد و هضم می‌کند و پس از پایان کار دوباره باز می‌شود.

تله مکش که به سرعت عمل می‌کنند. با پمپاژ آب از تله مهر و موم شده خود را آماده می‌کنند و در صورت درگیر شدن هوا، خلاء در نظر گرفته می‌شود. هنگامی که طعمه داخل آن هضم می‌شود و تله دوباره خود را مسلح می‌کند.

مکانیسم سلولی شکار تله چسبی

براساس تحقیقات صورت گرفته در ساختار venus flytrap یک کانال پروتئینی حساس مکانیکی کشف شده‌است که نیرو را احساس می‌کنند و آن را به عمل تبدیل می‌کند. کانال‌های یونی حساس به مکانیسم مانند تونل‌هایی هستند که غشای سلول‌ها را می‌پوشانند. هنگامی که با حرکت تکان می‌خورند، کانال‌ها باز می‌شوند و به مولکول‌های باردار اجازه می‌دهند که به سرعت از آن عبور کنند. در پاسخ، سلول‌ها رفتار خود را تغییر می‌دهند.

پیش از این، دانشمندان تله‌های venus flytrap را در سه کانال یونی در venus قرار داده بودند که تصور می‌شد مربوط به توانایی این گیاه گوشت‌خوار در بسته شدن برگ‌هایش در هنگام لمس موهای محرک حساس آن است. یکی، Flycatcher1، توجه محققان را به خود جلب کرد زیرا توالی ژنتیکی آن شبیه به خانواده کانال‌های حساس مکانیکی، MscS که در باکتری‌ها یافت می‌شود، بود.

در مطالعه جدید برای تجزیه‌و‌تحلیل آرایش دقیق مولکول‌هایی که کانال پروتئین Flycatcher1 را در گیاهان تله مگس زهره تشکیل می‌دهند، استفاده کردند. آنها دریافتند که Flycatcher1 از بسیاری جهات شبیه پروتئین‌های MscS باکتریایی است (هفت گروه از مارپیچ‌های یکسان اطراف یک کانال مرکزی). اما برخلاف سایر کانال‌های MscS،  کانال Flycatcher1 دارای یک ناحیه پیوند‌دهنده غیرعادی است که از هرگروه از مارپیچ‌ها به بیرون گسترش می‌یابد. مانند یک سوئیچ، هر پیوند‌دهنده را می‌توان به بالا یا پایین چرخاند. هنگامی که دانشمندان ساختار Flycatcher1 را تعیین کردند، شش اتصال‌دهنده را در موقعیت پایین پیدا کردند و فقط یکی به سمت بالا برگشت.

برای کمک به روشن شدن عملکرد این سوئیچ‌ها، محققان پیوند‌دهنده را تغییر دادند تا موقعیت بالا را مختل کنند. آنها دریافتند که Flycatcher1 در پاسخ به فشار، دیگر مانند همیشه عمل نمی‌کند. کانال برای مدت طولانی‌تری باز می‌ماند، زمانی که به‌طور معمول پس از برداشتن فشار بسته می‌ماند.

نتیجه‌گیری

گیاهان گوشت‌خوار گیاهانی گل‌دار و شکارچی هستند که قادر به هضم جانوران کوچک، حشرات، مهره‌داران کوچک و… بوده و از موادمغذی آن‌ها برای رشد بهتر و تولیدمثل استفاده می‌کنند. این گیاهان با مکانیسم‌هایی متفاوت مانند ترشح شهد، موم، با کمک تله‌هایی با بستن سریع برگ‌ها و … جانوران را به دام می‌اندازند. تا کنون مطالعات بسیاری در جهت کشف ساختار این تله‌ها صورت گرفته است اما هنوز هم نقاط ناشناخته بسیاری وجود دارد. امید می‌رود که با پیشرفت‌های وسیع این مکانیسم‌ها بیشتر شناخته شوند.

نویسنده: هما صباغ‌زاده

منابع:

1. https://www.carnivorousplants.org/cp/carnivory/trapping
2. https://www.carnivorousplants.org/cp/carnivory/what
3. https://www.sciencedirect.com/topics/agricultural-and-biological-sciences/carnivorous-plant
4. https://www.sciencedaily.com/releases/2022/02/220217141334.htm
5. https://www.igra-world.com/types-of-carnivorous-plants/