Triphyophyllum peltatum – это особенное, уникальное в своём роде растение из семейства Дионкофилловых (Dioncophyllaceae), произрастающее в тропических районах Западной Африки. Этот вид лианы привлекает пристальное внимание медицинской и фармацевтической промышленности благодаря своим особым компонентам.
Лабораторные исследования показали, что его компоненты обладают перспективной медицинской активностью в отношении клеток рака поджелудочной железы, крови и ещё некоторых человеческих органов, а также патогенных микроорганизмов, вызывающих малярию и другие заболевания.
Однако этот вид растения интересен и с ботанической точки зрения.
Triphyophyllum peltatum - единственное известное в мире растение, которое при определённых обстоятельствах может стать хищником.
В его меню входят мелкие насекомые, которых оно захватывает с помощью липких ловушек в виде капель выделений и переваривает с помощью синтезируемых литических ферментов (гидролазы, разрушающие структурные полимеры клеточных стенок различных микроорганизмов).
Высокая универсальность в фазах развития
Высокую универсальность можно наблюдать и в случае листьев растения, которые в зависимости от стадии развития развиваются по трём различным типам. Если в ювенильной фазе вначале формируются простые листья, то позднее могут образовываться так называемые «листья-ловушки», которые несут большое количество клейких веществ.
Когда эти «листья-ловушки» выполняют свою функцию, растение либо снова формирует нормальные листья, либо - если растение перешло в стадию лианы - листья с двумя крючками на кончике в качестве опоры для того, чтобы подниматься вверх.
В отношении выражения идентичности листьев Triphyophyllum peltatum также демонстрирует высокую степень универсальности: стадии развития могут быть различной длительности, а плотоядная стадия может быть полностью пропущена или восполнена на более поздней стадии. Таким образом, растение как бы приспосабливается к преобладающим условиям среды обитания.
Успехи в размножении и культивировании
Пусковой механизм, превращающий растение в хищника, ранее был неизвестен. Одной из причин этого было то, что Triphyophyllum peltatum считался очень сложным для культивирования, и поэтому образование «листьев-ловушек» было трудно изучить экспериментально. Теперь эта проблема решена учёными из Лейбницкого университета Ганновера (LUH) и Университета Юлиуса-Максимилиана в Вюрцбурге (JMU).
Впервые им удалось культивировать Triphyophyllum peltatum в оранжерее Вюрцбургского ботанического сада. В Ганновере были разработаны условия для размножения растений в большом количестве в условиях in vitro, то есть в культуральных сосудах на чётко определённых питательных средах.
В работе принимали участие профессор Трауд Винкельманн из Института систем садоводства при Лейбницком университете Ганновера и её коллега Анне Хервиг из Института почвоведения LUH, а также вюрцбургские профессора Герхард Брингманн (Институт органической химии) и Райнер Хедрих (Институт биологических наук Юлиуса фон Сакса).
Дефицит фосфора запускает трансформацию
Но ещё более важно то, что с помощью этих растений исследовательская группа смогла определить фактор, запускающий переход к плотоядному образу жизни. Результаты этого исследования опубликованы в текущем номере журнала New Phytologist.
Фото: scitechdaily.com
«Мы подвергали растение воздействию различных стрессовых факторов, включая недостаток различных питательных веществ, и изучали, как оно реагирует на каждый из них. Только в одном случае нам удалось наблюдать образование ловушек: при недостатке фосфора», - говорит Трауд Винкельманн, резюмируя главный результат исследования. По словам исследователя, для превращения в плотоядное растение достаточно сильно сократить поступление фосфора.
Таким образом, в своей первоначальной среде обитания в африканских тропических лесах на бедных питательными веществами почвах Triphyophyllum peltatum может избежать угрозы недоедания, образуя ловушки и получая доступ к важному питательному элементу через переваривание добычи, состоящей в основном из мелких насекомых.
«Эти новые находки являются прорывом, поскольку позволяют в будущем провести молекулярный анализ, который поможет понять происхождение плотоядности», - убеждены учёные, продолжающие свои исследование в данной области.