Новые данные о биомеханике и эволюции ловушек-присосок у хищных пузырчаток
Пузырчатки (Utricularia spp., Lentibulariaceae) — растения с множеством рекордов: они относятся к самому недавно эволюционировавшему и самому крупному роду хищных цветковых растений, включающему более 240 видов. У них один из самых маленьких известных геномов среди цветковых, самые быстрые ловушки, полное отсутствие корней, почти всемирное распространение и большое разнообразие жизненных форм. Команда Группы биомеханики растений Ботанического сада Фрайбургского университета под руководством проф. Томаса Шпека и д-ра Симона Поппинги проводит сравнительные морфологические и биомеханические анализы этих сверхбыстрых ловушек, которые захватывают добычу с помощью всасывания, вызванного разрежением. Журнал Scientific Reports опубликовал две новые статьи с результатами работы группы.
Эксперименты с водяной блохой
Эксперименты, описанные в первой статье, проводились в тесном сотрудничестве с коллегами из отдела экологии, эволюции и биоразнообразия животных Рурского университета в Бохуме под руководством проф. Ральфа Толлириана. С помощью высокоскоростной камеры исследователи проанализировали «поведение при захвате» ловушки-присоски Utricularia australis и возможные попытки побега одного из её естественных видов добычи — водяной блохи Ceriodaphnia dubia. Они обнаружили, что блохи всасываются в ловушки с ускорением в 2800 раз превышающим ускорение свободного падения и замедляются внутри ловушки почти так же быстро. Все процессы захвата слишком быстры, чтобы блоха могла предпринять попытку к бегству.
Сравнительный анализ и эволюция
Результаты, представленные во второй статье, команда из Фрайбурга получила совместно с д-ром Андреасом Фляйшманном из Ботанической государственной коллекции Мюнхена и коллегами из Института эволюции и биоразнообразия Мюнстерского университета под руководством проф. Кая Мюллера. Сравнительные функционально-морфологические и биомеханические анализы 19 видов пузырчаток выявили различные структуры входа в ловушку и заслонки, а также несколько типов движения во время всасывания, которые можно интерпретировать как адаптации к разным местам обитания видов. У одного вида, Utricularia multifida, заслонка не двигается и, вероятно, захватывает добычу по пассивному принципу, а не засасывает её. Таким образом, команда впервые раскрыла различные взаимосвязи «форма-структура-функция» и поместила свои находки в эволюционный контекст: с помощью генных последовательностей 105 видов им удалось реконструировать ход эволюционного развития рода Utricularia.