Venus flytrap (Dionaea muscipula) är en köttätande växt som omsluter sitt byte med hjälp av modifierade löv som en fälla. Under denna process, elektriska signaler som kallas åtgärdspotentialer utlöser stängningen av bladloberna. Ett tvärvetenskapligt team av forskare har nu visat att dessa elektriska signaler genererar mätbara magnetfält. Med hjälp av atommagnetometrar, det visade sig vara möjligt att registrera denna biomagnetism. "Man kan säga att undersökningen är lite som att utföra en MR -undersökning hos människor, "sa fysikern Anne Fabricant." Problemet är att de magnetiska signalerna i växter är mycket svaga, vilket förklarar varför det var extremt svårt att mäta dem med hjälp av äldre teknik. "

Vi vet att i den mänskliga hjärnan, spänningsförändringar i vissa regioner beror på samordnad elektrisk aktivitet som passerar genom nervceller i form av åtgärdspotentialer. Tekniker som elektroencefalografi (EEG), magnetoencefalografi (MEG) och magnetisk resonansbildning (MRI) kan användas för att registrera dessa aktiviteter och diagnostisera icke -invasivt störningar. När växter stimuleras, de genererar också elektriska signaler, som kan resa genom ett mobilnät som är analogt med människans och djurets nervsystem.

Ett tvärvetenskapligt team av forskare från Johannes Gutenberg University Mainz (JGU), Helmholtz Institute Mainz (HIM), Biocenter för Julius-Maximilians-Universität i Würzburg (JMU), och Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) i Berlin, Tysklands nationella meteorologiska institut, har nu visat att elektrisk aktivitet i Venus flytfälla också är associerad med magnetiska signaler. "Vi har kunnat visa att åtgärdspotentialer i ett flercelligt växtsystem ger mätbara magnetfält, något som aldrig hade bekräftats tidigare, "sa Anne Fabricant, en doktorand i professor Dmitry Budkers forskargrupp vid JGU och HIM.

Fällan för Dionaea muscipula består av bilobade fångstblad med känsliga hårstrån, som, vid beröring, utlösa en handlingspotential som färdas genom hela fällan. Efter två på varandra följande stimuli, fällan stängs och eventuellt insektsbyte låses inuti och smälts därefter. Intressant, fällan är elektrisk exciterbar på olika sätt:förutom mekaniska påverkan som beröring eller skada, osmotisk energi, till exempel saltvattenbelastningar, och termisk energi i form av värme eller kyla kan också utlösa åtgärdspotentialer. För deras studier, forskargruppen använde värmestimulering för att framkalla åtgärdspotentialer, därigenom elimineras potentiellt störande faktorer såsom mekaniskt bakgrundsljud i deras magnetiska mätningar.

Biomagnetism - detektering av magnetiska signaler från levande organismer

Även om biomagnetism har varit relativt välforskat hos människor och djur, hittills har mycket lite likvärdig forskning gjorts i växtriket, använder endast superledande kvantinterferensanordning (SQUID) magnetometrar, skrymmande instrument som måste kylas till kryogena temperaturer. För det aktuella experimentet, forskargruppen använde atommagnetometrar för att mäta de magnetiska signalerna från Venus -flygfällan. Sensorn är en glascell fylld med en ånga av alkalitomer, som reagerar på små förändringar i den lokala magnetfältmiljön. Dessa optiskt pumpade magnetometrar är mer attraktiva för biologiska tillämpningar eftersom de inte kräver kryogen kylning och även kan miniatyriseras.

Forskarna upptäckte magnetiska signaler med en amplitud på upp till 0,5 picotesla från Venus flytrap, som är miljontals gånger svagare än jordens magnetfält. "Signalstorleken som registreras liknar den som observeras vid ytmätningar av nervimpulser hos djur, "förklarade Anne Fabricant. JGU -fysikerna syftar till att mäta ännu mindre signaler från andra växtarter. I framtiden, sådan icke-invasiv teknik kan eventuellt användas inom jordbruket för växt-växtdiagnostik, genom att detektera elektromagnetiska reaktioner på plötsliga temperaturförändringar, skadedjur, eller kemiska påverkan utan att behöva skada växterna med hjälp av elektroder.