تتمتع نبتة خناق الذباب (Dionaea muscipula)، وهي نبات لاحم يصطاد الحشرات باستخدام أوراقه التي تعمل كمصائد، بقدرة مدهشة على التمييز بين اللمسات العشوائية ووجود فريسة حقيقية.
فعلى السطح الداخلي لكل جزء من المصيدة توجد شعيرات حساسة تنثني عندما تلامسها حشرة مثل النملة أو الذبابة. لكن النبتة لا تغلق مصيدتها بمجرد حدوث اللمسة الأولى، بل تستخدم آلية دقيقة للتحقق من أن ما حدث ليس مجرد مصادفة.
وتعتمد هذه الآلية على إشارات كهربائية وتغيرات في تركيز الكالسيوم داخل خلايا النبات، ما يسمح له بحساب عدد مرات اللمس وتحديد الوقت المناسب لإغلاق المصيدة.
لمستان خلال 30 ثانية لإغلاق المصيدة
نبتة خناق الذباب ( مصدر الصور: Unsplash )
تحتوي كل جهة من جهتي المصيدة على ثلاثة أو أربعة شعيرات حساسة. وعندما تلمس حشرة إحدى هذه الشعيرات، ينشأ داخل أنسجة النبات نبض كهربائي يعرف باسم «جهد الفعل»، وينتشر عبر أجزاء المصيدة.
لكن النبضة الكهربائية الأولى لا تؤدي إلى إغلاق المصيدة.
إذ لا تنطبق الأوراق إلا إذا تعرضت الشعيرات للمس مرة ثانية خلال نحو 30 ثانية من اللمسة الأولى. أما إذا انقضى وقت أطول بين اللمستين، فلا تستجيب النبتة.
وتساعد هذه الآلية على تجنب إغلاق المصيدة بسبب مؤثرات عشوائية، مثل هبوب الرياح أو سقوط حبة رمل، إذ يصعب أن تؤدي هذه المؤثرات إلى لمس الشعيرات مرتين خلال الفترة الزمنية المطلوبة.
في المقابل، تلامس الحشرة التي تتحرك فوق المصيدة الشعيرات الحساسة بشكل متكرر، ما يؤدي إلى تنشيط آلية الإغلاق.
ذاكرة تعتمد على الكالسيوم بدلا من الأعصاب
لا تمتلك النباتات دماغا أو خلايا عصبية، فكيف تستطيع نبتة خناق الذباب تذكر اللمسة الأولى وانتظار الثانية؟
يرتبط التفسير بأيونات الكالسيوم داخل الخلايا.
ففي عام 2020، أدخل باحثون من اليابان وألمانيا جينا مسؤولا عن إنتاج بروتين مضيء يستجيب لارتفاع تركيز الكالسيوم داخل خلايا نبات خناق الذباب، ما أتاح لهم مراقبة التغيرات في مستوياته.
وعندما تنثني إحدى الشعيرات الحساسة، تتدفق أيونات الكالسيوم إلى داخل الخلايا، ويرتفع تركيزها بسرعة، قبل أن يبدأ بالانخفاض تدريجيا خلال نحو 20 إلى 30 ثانية.
وإذا حدثت اللمسة الثانية قبل تراجع تركيز الكالسيوم، يرتفع مستواه مرة أخرى. وعندما يتجاوز مجموع الإشارات مستوى معينا، تنغلق المصيدة بسرعة.
أما إذا تأخرت اللمسة الثانية، فإن الكالسيوم يتبدد ويعود تركيزه إلى الانخفاض، فلا تصل الإشارات إلى المستوى المطلوب لإغلاق المصيدة، وكأن ذاكرة اللمسة الأولى قد مُحيت.
وفي عام 2023، اكتشف علماء من جامعة فورتسبورغ الألمانية سلالة متحورة من خناق الذباب فقدت قدرتها على العد، وأطلقوا عليها اسم «ديسكالكوليا» (Dyscalculia)، في إشارة إلى اضطراب الحساب لدى البشر.
وكان سبب الخلل تغيرا أصاب بروتينا مسؤولا عن قراءة إشارات الكالسيوم، ما أدى إلى فقدان المصيدة قدرتها على الإغلاق عند اللمسة الثانية.
العد يستمر حتى بعد إغلاق المصيدة
تبدأ عملية هضم الفريسة داخل المصيدة المغلقة
لا يمثل إغلاق المصيدة نهاية عملية الصيد، بل بدايتها فقط.
فإذا واصلت الفريسة الحركة داخل الأوراق المغلقة، فإنها تلامس الشعيرات الحساسة مجددا، وتؤدي كل لمسة جديدة إلى إطلاق نبضة أخرى من الكالسيوم.
وتواصل النبتة حساب هذه اللمسات، وعند اللمسة الخامسة تبدأ عملية الهضم.
بعد ذلك، تفرز النبتة إنزيمات هاضمة، وتنغلق المصيدة بإحكام، لتبدأ بتفكيك الفريسة وامتصاص المواد الغذائية منها.
وقد تستغرق عملية الهضم ما بين 5 و12 يوما، بحسب طبيعة الفريسة والظروف المحيطة.
وكلما زادت حركة الفريسة داخل المصيدة، ارتفع عدد الإشارات التي تستقبلها النبتة، وأصبحت استجابتها الهضمية أقوى.
وهكذا، لا يساعد العد نبتة خناق الذباب على الإمساك بالفريسة فحسب، بل يساعدها أيضا على تحديد ما إذا كان استهلاك الطاقة والموارد اللازمة لهضمها يستحق ذلك.
اكتشاف جديد يفسر كيف تتحول اللمسة إلى إشارة كهربائية
في عام 2025، نشرت مجلة Nature Communications دراسة كشفت مزيدا من التفاصيل حول الطريقة التي تحول بها الشعيرات الحساسة اللمس الميكانيكي إلى إشارة داخل النبات.
وأظهرت النتائج وجود قناة أيونية خاصة عند قاعدة الشعيرة الحساسة، تعمل على تضخيم التأثير الميكانيكي الناتج عن اللمس، وتساعد على إطلاق النبضة الكهربائية.
كما اكتشف الباحثون أن المصيدة لا تستجيب للمسات السريعة فقط، إذ يمكن للانحناء البطيء للشعيرة أن يؤدي أحيانا إلى إطلاق نبضتين كهربائيتين متتاليتين نتيجة لمسة واحدة.
وقد يؤدي ذلك إلى إغلاق المصيدة، وهو ما يرجح أنه يساعد النبتة على اصطياد فرائس بطيئة الحركة، مثل اليرقات والقواقع الصغيرة.
وتكشف هذه الآليات أن نبتة خناق الذباب تمتلك نظاما دقيقا لاستشعار المؤثرات المحيطة بها ومعالجتها، رغم افتقارها إلى الدماغ والجهاز العصبي، وهو ما يجعلها نموذجا لافتا لدراسة كيفية معالجة النباتات للمعلومات والاستجابة للبيئة.