De Venus-vliegenval (Dionaea muscipula) is een vleesetende plant die zijn prooi omsluit met gemodificeerde bladeren als val. Tijdens dit proces, elektrische signalen bekend als actiepotentialen veroorzaken de sluiting van de bladlobben. Een interdisciplinair team van wetenschappers heeft nu aangetoond dat deze elektrische signalen meetbare magnetische velden opwekken. Met behulp van atomaire magnetometers, het bleek mogelijk dit biomagnetisme vast te leggen. "Je zou kunnen zeggen dat het onderzoek een beetje lijkt op het uitvoeren van een MRI-scan bij mensen, " zei natuurkundige Anne Fabricant. "Het probleem is dat de magnetische signalen in planten erg zwak zijn, wat verklaart waarom het extreem moeilijk was om ze te meten met behulp van oudere technologieën."

We weten dat in het menselijk brein, spanningsveranderingen in bepaalde regio's zijn het gevolg van gezamenlijke elektrische activiteit die door zenuwcellen reist in de vorm van actiepotentialen. Technieken zoals elektro-encefalografie (EEG), magneto-encefalografie (MEG) en magnetische resonantiebeeldvorming (MRI) kunnen worden gebruikt om deze activiteiten vast te leggen en niet-invasieve aandoeningen te diagnosticeren. Als planten worden gestimuleerd, ze genereren ook elektrische signalen, die door een cellulair netwerk kan reizen analoog aan het menselijke en dierlijke zenuwstelsel.

Een interdisciplinair team van onderzoekers van de Johannes Gutenberg Universiteit Mainz (JGU), het Helmholtz Instituut Mainz (HIM), het Biocentrum van Julius-Maximilians-Universität van Würzburg (JMU), en de Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) in Berlijn, Duits nationaal meteorologisch instituut, heeft nu aangetoond dat elektrische activiteit in de Flytrap van Venus ook wordt geassocieerd met magnetische signalen. "We hebben kunnen aantonen dat actiepotentialen in een meercellig plantensysteem meetbare magnetische velden produceren, iets dat nog nooit eerder was bevestigd, " zei Anne Fabricant, een promovendus in de onderzoeksgroep van professor Dmitry Budker bij JGU en HIM.

De val van Dionaea muscipula bestaat uit tweelobbige vallende bladeren met gevoelige haren, die, wanneer aangeraakt, trigger een actiepotentiaal dat reist door de hele val. Na twee opeenvolgende prikkels, de val sluit en elke potentiële insectenprooi wordt binnen opgesloten en vervolgens verteerd. interessant, de val is op verschillende manieren elektrisch prikkelbaar:naast mechanische invloeden zoals aanraking of verwonding, osmotische energie, bijvoorbeeld zoutwaterbelastingen, en thermische energie in de vorm van warmte of koude kan ook actiepotentialen veroorzaken. Voor hun studie het onderzoeksteam gebruikte warmtestimulatie om actiepotentialen te induceren, waardoor potentieel storende factoren zoals mechanische achtergrondruis in hun magnetische metingen worden geëlimineerd.

Biomagnetisme - detectie van magnetische signalen van levende organismen

Hoewel biomagnetisme relatief goed is onderzocht bij mensen en dieren, tot nu toe is er in het plantenrijk zeer weinig gelijkwaardig onderzoek gedaan, alleen supergeleidende-quantum-interference-device (SQUID) magnetometers gebruiken, omvangrijke instrumenten die moeten worden gekoeld tot cryogene temperaturen. Voor het huidige experiment het onderzoeksteam gebruikte atomaire magnetometers om de magnetische signalen van de Flytrap van Venus te meten. De sensor is een glazen cel gevuld met een damp van alkaliatomen, die reageren op kleine veranderingen in de lokale magnetische veldomgeving. Deze optisch gepompte magnetometers zijn aantrekkelijker voor biologische toepassingen omdat ze geen cryogene koeling nodig hebben en ook geminiaturiseerd kunnen worden.

De onderzoekers ontdekten magnetische signalen met een amplitude tot 0,5 picotesla van de Flytrap van Venus, die miljoenen keren zwakker is dan het magnetisch veld van de aarde. "De geregistreerde signaalsterkte is vergelijkbaar met wat wordt waargenomen tijdens oppervlaktemetingen van zenuwimpulsen bij dieren, ", legt Anne Fabricant uit. De JGU-natuurkundigen streven ernaar om nog kleinere signalen van andere plantensoorten te meten. dergelijke niet-invasieve technologieën kunnen mogelijk worden gebruikt in de landbouw voor diagnostiek van gewassen, door elektromagnetische reacties op plotselinge temperatuurveranderingen te detecteren, ongedierte, of chemische invloeden zonder de planten te beschadigen met behulp van elektroden.