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捕蝇草注意到虫子的“感觉毛”根部的蛋白质是触觉传感器埼玉大学等

2025.11.06

埼玉大学等研究小组发现，在形似双壳贝的食虫植物蝇蛆，细胞膜上的蛋白质在感知被虫子接触的“感觉毛”的根部起着触觉传感器的作用。 以因“物种起源”和“进化论”而闻名的查尔斯·达尔文为首的研究者在200多年前进行了调查，在细胞水平上了解到了封虫机构中感知接触刺激的部分结构。

捕蝇草捕捉虫子的叶子部分和感觉毛(埼玉大学丰田正嗣教授提供)

捕蝇草是生长在北美湿地的食虫植物之一，通过像折叠叶子一样移动来捕捉蚂蚁等虫子。 叶子上突出有6根“感觉毛”，触摸2次叶子就会像合上一样移动，使虫子无法逃脱。

感觉毛在一定程度的强度下接触时，会产生电信号。 埼玉大学研究生院理工学研究科的须田启助教(植物生理学)和丰田正嗣教授(生物物理学)等人，在2020年可视化了与电信号一起产生的钙离子的浓度变化引起的信号是如何通过叶子传递的，是通过第二次接触合上叶子所需的“接触记忆”

在野外生长的蝇蛆(埼玉大学丰田正嗣教授提供)

须田助教和丰田教授认为，通过在细胞水平上同时观察电信号和钙信号，可以确定感知接触刺激的传感器，一边用双光子显微镜观察编入了根据钙离子浓度发光的人工蛋白质的蝇蛆的感觉毛

用触摸探针对感觉毛进行接触刺激，用双光子显微镜拍摄钙信号的同时，用电极测量1细胞水平的电信号的装置(埼玉大学丰田正嗣教授提供)

在显微镜下继续观察的同时，将感觉毛大幅弯曲或较小弯曲时，在大幅弯曲的强烈刺激下，整个叶子产生了电和钙的信号。 另一方面，如果是弱刺激，电位只是局部稍微上升，钙信号没有扩散。 另外，还确认了如果用激光除去感觉毛弯曲的根部分的细胞，钙信号就不会扩散。

在显微镜下将钙信号的产生可视化的感觉毛的根部(由埼玉大学的丰田正嗣教授提供)

捕蝇草注意到虫子的“感觉毛”根部的蛋白质是触觉传感器埼玉大学等

为了确定感觉毛中的哪个分子与接触刺激有关，着眼于在蝇蛆的感觉毛中多见的、因细胞膜的伸展而被活性化、离子从细胞内向细胞外通过的蛋白质( DmMSL10 )。 在不再作用该蛋白质基因的蝇蛆中研究其对接触刺激的反应，既不会产生电信号，也不会产生钙信号。 实际上，即使让蚂蚁走，抓住的概率也变低了。

野生株捕蝇草感知到蚂蚁接触到白箭头所示的感觉毛，钙信号会扩散到叶子上，但有时无法感知为蛋白质( DmMSL10 )破坏株(埼玉大学教授丰田正嗣提供)

须田助教和丰田教授说:“明确了捕蝇草有使用动物不具备的基因感知接触刺激的结构。”“这将成为向阐明与动物不同的植物的’感觉’迈出的一大步。”

研究与基础生物学研究所等共同，在日本学术振兴会的科学研究经费资助事业、科学技术振兴机构( JST )的战略性创造研究推进事业、三得利等的支持下进行，成果于9月30日在英国科学杂志《自然》上公开。

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