Раскрыт физический механизм, резко закрывающий ловушки венериных мухоловок
МОСКВА, 11 июня. /ТАСС/. Физики из Франции выяснили, что ловчие листья венериных мухоловок очень быстро захлопываются при попадании в них насекомых благодаря наличию у этого растения способности резко менять жесткость стенок у клеток на внешней стороне этих ловушек. Это открытие позволит создать мягких роботов, способных резко менять свою форму и быстро передвигаться, пишут ученые в статье в журнале Science.
"Некоторые растения, в том числе венерины мухоловки, способны совершать очень быстрые и резкие движения, не имея мускулов и нервной системы. Мы обнаружили, что это происходит не в результате работы неких гидравлических процессов, как предполагалось в прошлом, а очень быстрых перемен в механических свойствах клеточных стенок этого растения. Этот принцип можно применить для создания природоподобных систем передвижения для роботов", - говорится в сообщении.
Это открытие совершила группа французских физиков под руководством научного сотрудника Университета Экс-Марсель (Франция) Йоэля Фортерре при изучении устройства и механизмов работы ловчих органов венериных мухоловок. Их ловушки представляют собой видоизмененный лист этого растения, который устроен таким образом, что он представляет собой живой аналог сжатой пружины, готовой разжаться при малейшем внешнем стимуле.
Источником этого стимула, как выяснили ученые более века назад, выступают волоски, которыми покрыта кромка этих ловушек. Если насекомое несколько раз касается одного или нескольких подобных выростов в течение 20 или 30 секунд, эти волоски вырабатывают электрические импульсы, которые заставляют ловушку захлопнуться. Дальнейшие движения жертвы заставляют лист вырабатывать вещества, необходимые для переваривания добычи.
Сверхбыстрый растительный "мотор"
Как отмечают ученые, биологи и физики до настоящего момента времени не могли точно сказать, как именно эти импульсы электричества заставляют данную "живую пружину" разжаться и тем самым поменять форму листа. Для получения этих сведений физики из Франции проследили при помощи набора высокоскоростных камер за тем, как меняется форма ловушки венериной мухоловки при ее схлопывании, а также изучили то, как повреждения разных частей листа влияли на ее работу.
Эти замеры показали, что ключевую роль в закрытии ловушки играют клетки на внешней стороне листа, чьи клеточные стенки за примерно одну секунду, чрезвычайно короткое время по меркам внутриклеточных процессов, резко теряют характерную для них жесткость. Это заставляет половинки ловушки выгнуться, что высвобождает запасенную в них механическую энергию и почти мгновенно захлопывает ловчий орган венериной мухоловки.
Эти процессы, как отмечают физики, протекают в разы быстрее, чем клетки растений могут накачивать или выкачивать из себя излишки воды, что в прошлом считалось одним из возможных "спусковых механизмов" ловушек венериных мухоловок. Рукотворные аналоги этих растительных "моторов" можно использовать в качестве основы для двигателей полностью мягких роботов, которые помогут ликвидировать их главный недостаток - неспособность быстро двигаться, подытожили ученые.