Maand: november 2017

Venusvliegenvanger heeft zijn vallen zuinig afgesteld

Vleesetende planten moeten zuinig zijn op hun energie, anders kost het meer om insecten te vangen en te verteren dan dat het oplevert. De venusvliegenvanger heeft verschillende trucs om energieverspilling te beperken, ontdekten onder meer Andrej Pavlovič en collega’s.

Het irritante gebrom van een vlieg is ineens opgehouden. Ik kijk naar mijn venusvliegenvangertje en ja hoor… één van de vallen is dichtgeklapt. Sneu voor die vlieg, maar wat een bijzonder plantje! Want probeer maar eens een vlieg te vangen.
De venusvliegenvanger (of venusvliegenval, Dionaea muscipula) komt voor in Noord- en Zuid-Carolina (Verenigde Staten), waar hij groeit in zonnige, natte gebieden met voedselarme grond; hij kan zich daar handhaven door insecten te ‘eten’. De vangst van een vlieg levert het plantje veel voedingsstoffen op. Maar het proces vreet ook energie, en de balans tussen opbrengst en kosten moet positief zijn, anders groeit het plantje niet. Het heeft dan ook een aantal trucs ontwikkeld om zo weinig mogelijk energie te verspillen, schrijven Andrej Pavlovič en collega’s.

De bladeren vormen een rozet, en elk blad heeft een tweelobbige val aan het uiteinde met een rij van tien à twintig tanden aan de rand van elke lob. Klieren langs de rand scheiden een suikerrijk goedje af om insecten te lokken. Op elke lob staan een paar voelharen die reageren als ze in contact komen met een insect, met als gevolg dat de val razendsnel dichtklapt. Verder zit de val vol met klieren; die scheiden enzymen af om een gevangen prooi te verteren en eiwitten om de vrijkomende voedingsstoffen op te nemen.
Het kost de plant veel energie om de vallen in bedrijf te houden en lokstoffen, verteringsenzymen en opname-eiwitten te maken. Hoe houdt hij dat verbruik binnen de perken?

1: Twee keer

Om te beginnen klapt een val pas dicht als de trilharen binnen twintig seconden tenminste twee keer zijn aangeraakt. Dan is de kans groot dat er een bewegend beestje is geland. Een val sluit zich dus niet zomaar als er een stofje komt aanwaaien en een voelhaar raakt.

2: Paniek

Maar niet ieder beestje is een lekkere vette vlieg. Een dichtgeklapte val houdt dan ook nog even kieren tussen de tanden, zodat kleine beestjes die de moeite van het verteren niet waard zijn kunnen ontsnappen. Als de val leeg is, gaat hij na een paar uur weer open. Maar zit er een groot insect gevangen, dan zal die in paniek raken en worstelen om vrij te komen. Zijn bewegingen zijn voor de val het signaal om zich hermetisch te sluiten; de tanden klemmen vast in elkaar, de lobben worden stevig aangedrukt. Als de voelharen tenminste vijf keer zijn beroerd, komt de afscheiding van verteringsenzymen en opname-eiwitten op gang, en hoe meer bewegingen de prooi maakt, hoe hoger de productie is.

3: Beperkte reactie

Toch kan een val ten onrechte dichtklappen, gesloten blijven en verteringsenzymen en opname-eiwitten gaan afscheiden, namelijk als hij beschadigd wordt. De oorzaak van die vergissing ligt in de evolutie van vleesetende planten; de gewoonte om insecten te vangen is waarschijnlijk ontstaan uit de reactie op insectenvraat.
Bij gewone planten wekt vraat een elektrisch signaal op dat op zijn beurt de productie van bepaalde plantenhormonen stimuleert, namelijk jasmonaten. Die zetten de planten ertoe aan om gifstoffen aan te maken die de insecten remmen, niet alleen op de aangevreten plek, maar uit voorzorg ook elders in de plant. Bij vleesetende planten, zoals de venusvliegenvanger, is dat iets veranderd. Bij deze planten wekt contact met een insect een elektrisch signaal op dat de productie van jasmonaten in gang zet; die hormonen zetten deze planten ertoe aan om verteringsstoffen en opname-eiwitten te produceren. Het elektrische signaal doet ook de val van de venusvliegenvanger dichtklappen.
Pavlovič deed een experiment waarbij hij herhaaldelijk met een naald in een val van venusvliegenvangers prikte om vraat na te bootsen, en hij laat zien dat die val daar net zo op reageert als op een insect dat de voelharen aanraakt: de val klapt dicht en er verschijnen jasmonaten. Als Pavlovič doorging met af en toe prikken, scheidde de val verteringsenzymen en opname-eiwitten af – allemaal voor niets. Maar de misplaatste reactie blijft beperkt tot de beschadigde val en treedt niet elders in de plant op, zoals bij de verdediging tegen vraat wel het geval is.

4: Proces gestopt

De afscheiding van verteringsenzymen en opname-eiwitten draait niet meteen op volle toeren. Pas als er bepaalde stoffen vrijkomen van een gevangen prooi wordt de productie tot de hoogste snelheid opgevoerd. Is er geen prooi, dan stopt het proces. Zo verspilt de plant weinig energie bij een vergissing.

Na ongeveer tien dagen is de vlieg verteerd en gaat de val weer open. Bij mijn plantje gebeurde dat overigens niet: de val met de vlieg erin is afgestorven. Misschien was die val te oud.

Willy van Strien

Foto’s
Groot: ©Andrej Pavlovič
Klein: Olivier License (via Flickr, Creative Commons CC BY-NC-ND 2.0)

Kijk hoe een vlieg gevangen wordt

Bronnen:
Pavlovič, A., J. Jakšová & O. Novák, 2017. Triggering a false alarm: wounding mimics prey capture in the carnivorous Venus flytrap (Dionaea muscipula). New Phytologist 216: 927-938. Doi: 10.1111/nph.14747
Böhm, J., S. Scherzer, E. Krol, I. Kreuzer, K. von Meyer, C. Lorey, T.D. Mueller, L. Shabala, I. Monte, R. Solano, K.A.S. Al-Rasheid, H. Rennenberg, S. Shabala, E. Neher & R. Hedrich, 2016. The Venus flytrap Dionaea muscipula counts prey-induced action potentials to induce sodium uptake. Current Biology 26: 286-295. Doi: 10.1016/j.cub.2015.11.057
Libiaková, M., K. Floková, O. Novák, L. Slováková & A. Pavlovič, 2014. Abundance of cysteine endopeptidase dionain in digestive fluid of Venus flytrap (Dionaea muscipula Ellis) is regulated by different stimuli from prey through jasmonates. PLoS ONE 9: e104424. Doi:10.1371/journal.pone.0104424
Pavlovič, A., V. Demko & J. Hudák, 2010. Trap closure and prey retention in Venus flytrap (Dionaea muscipula) temporarily reduces photosynthesis and stimulates respiration. Annals of Botany 105: 37-44. Doi:10.1093/aob/mcp269