Kasihanilah lalat yang mendarat di atas perangkap lalat Venus. Apabila serangga itu menyentuh struktur seperti rambut pada tumbuhan karnivor yang luar biasa ini, perangkapnya akan tertutup dengan pantas, menyebabkan mangsa dihadam selama beberapa hari dalam enzim yang dirembeskan. Para saintis kini telah menemui mekanisme fizikal di sebalik tindakan menutup ini.
Penemuan Baharu dalam Mekanisme Penutupan
Penyelidik mengatakan bahawa eksperimen menunjukkan penutupan perangkap lalat Venus dimulakan oleh pelembutan pantas dinding sel di lapisan luar perangkap tumbuhan itu, yang merupakan daun yang diubah suai dengan dua lobus berengsel yang menyerupai rahang dengan gigi.
Selama lebih satu abad, hipotesis utama adalah bahawa penutupan perangkap didorong oleh pengagihan semula air yang cepat di dalam daun, dengan air bergerak antara sel untuk mengembangkan satu sisi daun. Penyelidikan baru menunjukkan mekanisme biologi yang berbeza.
Kajian oleh Pasukan Penyelidik
“Salah satu tumbuhan paling ikonik di dunia masih boleh mengejutkan kita. Selepas lebih satu abad penyelidikan, kita masih menemui perkara baharu yang asas tentang cara perangkap lalat Venus berfungsi,” kata ahli fizik Yoël Forterre dari agensi penyelidikan Perancis CNRS dan Universiti Aix-Marseille, pengarang kanan kajian yang diterbitkan semalam dalam jurnal Science.
Perangkap lalat Venus adalah tumbuhan karnivor kecil yang berasal dari kawasan terhad di North Carolina dan South Carolina di Amerika Syarikat. Seperti banyak tumbuhan karnivor, ia tumbuh di persekitaran yang kurang nutrien dan menambah pemakanannya dengan menangkap dan mencerna serangga.
Dalam eksperimen yang dijalankan di Marseille, para penyelidik menggunakan pengimejan berkelajuan tinggi, ukuran mekanikal melalui lekukan lapisan luar tumbuhan, dan pemodelan mekanikal. Mereka juga mengukur pengangkutan air dalam tisu tumbuhan untuk menolak bahawa itu adalah mekanisme yang berlaku.
Proses Penutupan yang Pantas
“Tumbuhan menggunakan rambut pencetus khusus yang terletak di permukaan dalam perangkap. Apabila serangga menyentuh rambut ini dua kali dalam tempoh yang singkat, perangkap akan menutup. Penutupan boleh berlaku dalam masa satu persepuluh saat,” kata Forterre.
“Hipotesis kami adalah bahawa perangkap sudah dimuatkan secara mekanikal sebelum pencetusan, seperti spring. Apabila perangkap dirangsang, dinding sel lapisan epidermis luar melembut dengan cepat kira-kira 30 hingga 40 peratus, bermakna dinding sel menjadi lebih fleksibel. Ini melepaskan tekanan dalaman yang disimpan dalam tisu dan menyebabkan perangkap melengkung dan menutup. Pelembutan berlaku dalam masa kira-kira satu saat,” kata Forterre.
Apabila perangkap tertutup, serangga itu terperangkap di dalam untuk pencernaan.
Implikasi dan Penemuan Masa Depan
“Dengan mengukur secara langsung mekanik perangkap hidup semasa ia bertindak balas, kami mengenal pasti 'motor' dalaman yang memacu daun melintasi ambang ketidakstabilannya dan mencetuskan lenturan snap yang menutupnya,” kata ahli fizik dan pengarang utama kajian Jeongeun Ryu, yang bekerja pada kajian itu sebagai penyelidik pasca doktoral di CNRS dan Universiti Aix-Marseille.
Selepas tumbuhan menyerap cecair kaya nutrien yang dihasilkan oleh proses pencernaan, perangkap akan terbuka semula, meninggalkan rangka luar serangga yang kosong.
“Apa yang saya dapati luar biasa ialah evolusi sering tidak mencipta mekanisme yang benar-benar baru, tetapi menggunakan semula dan memperhalusi yang sedia ada. Tumbuhan diketahui mengubah suai sifat mekanikal dinding sel mereka semasa pertumbuhan, tetapi perangkap lalat Venus nampaknya mendorong mekanisme ini ke tahap yang melampau, menggunakannya dalam skala masa kira-kira satu saat,” kata Forterre.
Terdapat kira-kira 800 spesies tumbuhan karnivor yang diketahui. Mereka tidak semuanya berkait rapat, menunjukkan bahawa pemakanan daging berkembang secara bebas beberapa kali semasa evolusi tumbuhan.
Cara perangkap lalat Venus menutup adalah topik yang telah lama menarik minat saintis termasuk Charles Darwin, naturalis abad ke-19 yang memajukan teori evolusi melalui pemilihan semula jadi. Para penyelidik melihat potensi aplikasi praktikal daripada penemuan mereka.
“Setahu kami, ini adalah kali pertama perubahan pantas dalam sifat mekanikal dinding sel dilihat pada tumbuhan,” kata Ryu.
“Ia menyelesaikan persoalan yang bermula sejak Darwin — apa yang mendorong salah satu pergerakan terpantas dalam alam tumbuhan — dan menunjukkan cara baru untuk benda hidup bergerak: bukan dengan mengepam cecair atau hanya runtuh, tetapi dengan menala kekakuan bahannya sendiri secara aktif. Prinsip itu akhirnya boleh memberi inspirasi kepada robot lembut atau bahan pintar, walaupun itu masih merupakan prospek jangka panjang,” kata Ryu. — Reuters
