Dionaea muscipula yani diğer adıyla sinekkapan bitkisi karnivordur(etçil) ve avını yapraklarını aynı bir kapan gibi kullanarak yakalar. Bu etçil bitkinin yapraklarının kapanmasını, elektrik sinyalleri tetiklemektedir. Bilim insanlarından oluşan bir ekip, sinekkapan bu elektrik sinyallerini üretirken, ölçülebilir manyetik alanlar da ürettiğini de keşfetti. Atomik manyetometreler sayesinde, biyo-manyetizmayı kaydetmek yani bitkilerin yaydığı manyetik alanları görmek mümkün.
“Aslında bu insanlarda emar (manyetik rezonans) çekilerek yapılan muayeneye benziyor. Buradaki problem bitkilerdeki manyetik sinyalin çok zayıf olması nedeniyle, eski teknolojilerle teşhis etmenin oldukça zor olmasıdır,” diyor fizikçi Anne Fabricant.
Venüs Sinekkapandaki Elektrik Aktivitesi, Manyetik Sinyallerle İlişkilendirildi
İnsan beyninde belli bölgelerde oluşan voltaj değişimlerinin, sinir hücrelerindeki birlikte hareket eden elektriksel aktiviteden kaynaklandığını biliyoruz. Elektroensefalografi(EEG),manyetoensefalografi(MEG) ve manyetik rezonans görüntüleme(MRI) gibi tekniklerle bu aktiviteler kaydedilerek ve hastalıklara non-invazif teşhis konabiliyor. Bitkiler stimüle edildiğinde de, hücresel ağlar boyunca yolculuk eden elektrik sinyalleri üretebiliyor aynı insan ve hayvan sinir sistemlerinde olduğu gibi.
Johannes Gutenberg Üniversitesi Mainz (JGU), Helmholtz Enstitüsü Mainz (HIM), Julius-Maximilians- Würzburg Üniversitesi (JMU), Biocenter (JMU) ve Berlin’deki Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) ve Almanya Ulusal Meteoroloji Enstitüsü artık Venüs sinekkapanındaki elektriksel aktivitenin manyetik sinyallerle de ilişkili olduğunu gösterdi. “Çok hücreli bitki sistemlerindeki hareket potansiyellerinin ölçülebilir manyetik alanlar ürettiğini gösterebildik. Bu daha önce asla tasdiklenmemişti,” diyor Johannes Gutenberg Üniversitesi ve Helmholtz Enstitüsü’nden doktora adayı Prof. Dmitry Budker.
Dionaea muscipula’nın tuzak yaprakları dokunmaya duyarlı tüyler içeriyor. Bu tüylere dokunulduğunda, tuzak boyunca yolculuk eden bir aksiyon potansiyeli oluşuyor. İki başarılı stimuli(uyaran) sayesinde tuzak kapanıyor ve böcekler avlanarak sindiriliyor. Enteresan olansa, bu tuzak farklı yöntemlerle elektrik olarak uyarılabiliyor: örneğin; dokunma, yaralama, osmotik enerji, örneği tuzlu-su yüklemesi ve sıcak-soğuk termal enerji verilerek hareket potansiyelleri tetiklenebiliyor. Araştırma ekibi ısı stimülasyonunu kullanarak aksiyon potansiyelini tetikledi. Böylece mekanik arka plan sesi gibi manyetik ölçümleri bozacak faktörler elendi.
Biyo-manyetizma (Canlı organizmalardan gelen manyetik sinyallerin tespiti)
Biyo-manyetizma insanlar ve hayvanlar iyi araştırılmış bir konu olsa da bitkiler aleminde eşdeğer çok az araştırma var ve bu araştırmalarda süper iletken kuantum interferans (SQUID) manyetometreler kullanıldı. Bu makineler hem hantal, hem de kriyojenik soğuklarda çalışıyor. Fakat bu yeni araştırmada, atomik manyetometrelerle Venüs sinekkapanının manyetik alanı ölçüldü. Bu sensör alkali atomların buharıyla doldurulan cam tüp kullanıyor. Bu cihaz biyolojik uygulamalar için çok daha duyarlı ve küçük bir cihaz. Ayrıca kriyojenik sıcaklıklara soğutulmaya ihtiyaç duymuyor.
Bu sayede araştırmacılar, 0.5 pikoteslaya kadar manyetik sinyalleri tespit edebiliyor. Yani dünyanın manyetik alanından milyonlarca kez daha zayıf bir sinyale işaret ediyor. “Kaydedilen bu sinyal hayvanların sinir impulslarında gözlenen büyüklüğe yakın,” diyor Anne Fabricant.
JGU fizikçileri diğer bitki türlerinde daha da düşük sinyalleri ölçmeyi planlıyor. Gelecekte bu teknolojinin tarımda mahsül-bitki diagnostiklerinde kullanılma olasılığı var. Böylece ani sıcaklık değişimleri, pestisitler veya kimyasal etkileri, bitkilere zarar veren elektrotlar olmadan ölçmek mümkün olabilir.
Araştırma Referansı:
Anne Fabricant, Geoffrey Z. Iwata, Sönke Scherzer, Lykourgos Bougas, Katharina Rolfs, Anna Jodko-Władzińska, Jens Voigt, Rainer Hedrich, Dmitry Budker. Action potentials induce biomagnetic fields in carnivorous Venus flytrap plants. Scientific Reports, 2021; 11 (1) DOI: 10.1038/s41598-021-81114-w
Bir Yorum