Planta carnivora Dionaea muscipula o venus atrapamoscas

Planta carnívora venus atrapamoscasLa panta carnivora Dionaea muscipula proviene de la familia Droseraceae, tiene 1 especie y proviene de Carolina (Estados Unidos) es también muy conocida como venus atrapamoscas.

Es una planta que caza activamente, cuando un inepto toca los filamentos sensibles del interior de sus hojas, esta se cierra en menos de cinco segundos dejando al insecto atrapado dentro.

Dionaea muscipula es un género monotípico de planta carnívora en la familia Droseraceae.

El Venus atrapamoscas (también conocido como atrapamoscas de Venus o atrapamoscas de Venus ), Dionaea muscipula, es una planta carnívora nativa de los humedales subtropicales en la costa este de los Estados Unidos en Carolina del Norte y Carolina del Sur. Captura su presa, principalmente insectos y arácnidos-con una estructura de atrapamiento formada por la porción terminal de cada una de las hojas de la planta, que se desencadena por pequeños pelos en sus superficies internas. Cuando un insecto o una araña que se arrastra a lo largo de las hojas hace contacto con un cabello, la trampa se prepara para cerrarse, cerrándose solo si ocurre otro contacto dentro de aproximadamente veinte segundos del primer golpe. Se pueden desencadenar si una décima parte del insecto está en contacto. El requisito de activación redundante en este mecanismo sirve como protección contra el desperdicio de energía al atrapar objetos sin ningún valor nutricional, y la planta solo comenzará la digestión después de cinco estímulos más para asegurarse de haber capturado un virus vivo digno de consumo.

Dionaea es un género monotípico estrechamente relacionado con la planta de rueda hidráulica ( Aldrovanda vesiculosa ) y los dorados ( Drosera ), todos los cuales pertenecen a la familia Droseraceae.

En 1760, el gobernador colonial de Carolina del Norte, Arthur Dobbs, escribió la primera descripción escrita de la planta en una carta al botánico inglés Peter Collinson. Estaba fechada en Brunswick, el 24 de enero de 1760.

“La gran maravilla del reino vegetal es una especie desconocida muy curiosa de Sensible. Es una planta enana. Las hojas son como un segmento estrecho de una esfera, que consta de dos partes, como la tapa de una bolsa de primavera, la parte cóncava hacia afuera, cada una de las cuales retrocede con bordes dentados (como una trampa de zorro de primavera de hierro); cuando algo toca las hojas o se cae entre ellas, instantáneamente se cierran como una trampa de resorte, y confinan cualquier insecto o cualquier cosa que se interponga entre ellos. Lleva una flor blanca. A esta sorprendente planta le he dado el nombre de Fly trap Sensitive “.

 

Venus atrapamoscas es una planta pequeña cuya estructura se puede describir como una roseta de cuatro a siete hojas, que se originan de un tallo subterráneo corto que en realidad es un objeto parecido a un bulbo. Cada tallo alcanza un tamaño máximo de alrededor de tres a diez centímetros, dependiendo de la época del año; Las hojas más largas con trampas robustas generalmente se forman después de la floración. Los atrapamoscas que tienen más de siete hojas son colonias formadas por rosetas que se han dividido debajo del suelo.

La lámina de la hoja se divide en dos regiones: un peciolo plano, con forma de corazón, capaz de fotosíntesis, y un par de lóbulos terminales con bisagras en la nervadura central, formando la trampa que es la hoja verdadera. La superficie superior de estos lóbulos contiene pigmentos de antocianina rojos y sus bordes secretan mucílago. Los lóbulos exhiben movimientos rápidos de la planta, cerrándose cuando son estimulados por la presa. El mecanismo de captura se dispara cuando la presa entra en contacto con uno de los tres tricomas similares a pelos que se encuentran en la superficie superior de cada uno de los lóbulos.

El mecanismo es tan altamente especializado que puede distinguir entre presas vivas y estímulos no presa, como la caída de gotas de lluvia; dos pelos disparadores deben tocarse en sucesión dentro de 20 segundos el uno del otro o un cabello tocado dos veces en rápida sucesión, con lo cual los lóbulos de la trampa se cerrarán, por lo general en aproximadamente una décima de segundo.

Los bordes de los lóbulos están bordeados por protuberancias rígidas en forma de pelos o cilios, que se unen y evitan que la presa grande se escape. Estas protuberancias y los pelos desencadenantes (también conocidos como pelos sensibles) son probablemente homólogos con los tentáculos que se encuentran en los parientes cercanos de esta planta, las doradas. Los científicos han llegado a la conclusión de que la trampa de resorte evolucionó a partir de una trampa de papel de volar similar a la de Drosera.

Los agujeros en la malla permiten escapar a presas pequeñas, presumiblemente porque el beneficio que se obtendría de ellas sería menor que el costo de digerirlas. Si la presa es demasiado pequeña y escapa, la trampa normalmente volverá a abrir en 12 horas. Si la presa se mueve en la trampa, se aprieta y la digestión comienza más rápidamente.

La velocidad de cierre puede variar según la cantidad de humedad, luz, tamaño de la presa y las condiciones generales de cultivo. La velocidad con la que cierran las trampas puede usarse como un indicador de la salud general de una planta. Venus atrapamoscass no dependen de la humedad como otras plantas carnívoras, como Nepenthes, Cephalotus, Heliamphora y Drosera.

El Venus atrapamoscas exhibe variaciones en la forma y longitud del pecíolo y si la hoja se extiende plana en el suelo o se extiende en un ángulo de aproximadamente 40-60 grados. Las cuatro formas principales son: ‘typica’, la más común, con pecíolos decumbentes amplios; ‘erecta’, con hojas en un ángulo de 45 grados; ‘linearis’, con pecíolos angostos y hojas a 45 grados; y ‘filiformis’, con pecíolos extremadamente estrechos o lineales. Excepto por “filiformis”, todos estos pueden ser etapas en la producción de hojas de cualquier planta dependiendo de la estación (decumbente en verano versus corto vs. semi erecto en primavera), longitud del fotoperíodo (pecíolos largos en primavera versus corto en verano), y intensidad de la luz (pecíolos anchos en baja intensidad de luz versus estrecho en luz más brillante).

El nombre común de la planta se refiere a Venus, la diosa romana del amor. El nombre del género, Dionaea (“hija de Dione “), se refiere a la diosa griega Afrodita, mientras que el nombre de la especie, muscipula, es latín para “ratonera”.

Históricamente, la planta también era conocida por el término “tipitiwitchet” o “twitchet tippity”, posiblemente una referencia oblicua al parecido de la planta con los genitales femeninos humanos.

La mayoría de las plantas carnívoras se alimentan selectivamente de presas específicas. Esta selección se debe a la presa disponible y al tipo de trampa utilizada por el organismo. Con Venus atrapamoscas, la presa está limitada a escarabajos, arañas y otros artrópodos que se arrastran. De hecho, la dieta Dionaea es 33% hormigas, 30% arañas, 10% escarabajos y 10% saltamontes, con menos de 5% de insectos voladores.

Dado que Dionaea evolucionó a partir de una forma ancestral de Drosera (plantas carnívoras que usan una trampa adhesiva en lugar de una trampa rápida), la razón para esta ramificación evolutiva se vuelve clara. Los drosera consumen insectos aéreos más pequeños, mientras que los Dionaea consumen insectos terrestres más grandes. Dionaeason capaces de extraer más nutrientes de estos insectos más grandes. Esto le da a Dionaea una ventaja evolutiva sobre su forma de trampa ancestral y pegajosa.

 

Mecanismo de atrapamiento de la venus atrapamoscas

Venus atrapamoscas es uno de un grupo muy pequeño de plantas capaces de moverse rápidamente, como Mimosa pudica, la planta de Telegraph, sundews y bladderworts.

El mecanismo por el cual la trampa se cierra implica una interacción compleja entre la elasticidad, la turgencia y el crecimiento. La trampa solo se cierra cuando ha habido dos estímulos de los pelos del gatillo; esto es para evitar la activación inadvertida del mecanismo por polvo y otros desechos transportados por el viento. En el estado abierto, sin desmonte, los lóbulos son convexos (doblados hacia afuera), pero en el estado cerrado, los lóbulos son cóncavos (formando una cavidad). Es el rápido giro de este estado biestable que cierra la trampa, pero el mecanismo por el cual esto ocurre todavía es poco conocido. Cuando se estimulan los pelos desencadenantes, un potencial de acción(En su mayoría involucra iones de calcio, ver calcio en biología ) se genera, que se propaga a través de los lóbulos y estimula las células en los lóbulos y en el nervio central entre ellos.

Existe la hipótesis de que hay un umbral de acumulación de iones para Venus atrapamoscas para reaccionar a la estimulación. Después del cierre, el atrapamoscas cuenta estimulaciones adicionales de los pelos desencadenantes, hasta un total de cinco, para comenzar la producción de enzimas de digestión. La teoría del crecimiento ácido establece que las células individuales en las capas externas de los lóbulos y el nervio central mueven rápidamente 1 H + ( iones de hidrógeno)) en sus paredes celulares, bajando el pH y aflojando los componentes extracelulares, lo que les permite hincharse rápidamente por ósmosis, alargando y cambiando la forma del lóbulo de la trampa. Alternativamente, las células en las capas internas de los lóbulos y el nervio central pueden secretar rápidamente otros iones, permitiendo que el agua siga por ósmosis y que las células colapsen.

Ambos mecanismos pueden desempeñar un papel y tener alguna evidencia experimental para apoyarlos. Los atrapamoscass muestran un claro ejemplo de memoria en las plantas, la planta sabe si su cabello ha sido tocado y lo recuerda por unos segundos. La planta luego recuerda ese accidente si ocurre un segundo toque durante ese período de tiempo y se cierra.

Si la presa no puede escapar, continuará estimulando la superficie interna de los lóbulos, y esto provoca una respuesta de crecimiento adicional que obliga a los bordes de los lóbulos juntos, finalmente sellando la trampa herméticamente y formando un “estómago” en el que la digestión ocurre. La liberación de las enzimas digestivas está controlada por la hormona ácido jasmónico, la misma hormona que desencadena la liberación de toxinas como un mecanismo de defensa anti-herbívoro en las plantas no carnívoras. (Ver Evolución a continuación) Una vez que las glándulas digestivas en los lóbulos de las hojas se han activado, la digestión es catalizada por las enzimas hidrolasas secretadas por las glándulas.

Es probable que la modificación oxidativa de la proteína sea un mecanismo pre-digestivo utilizado por Dionaea muscipula. Se ha encontrado que los extractos de hojas acuosos contienen quinonas tales como la naftoquinona plumbagina que se acopla a diferentes diaforasas dependientes de NADH para producir superóxido y peróxido de hidrógeno tras la autoxidación.

Dicha modificación oxidativa podría romper las membranas de las células animales. Se sabe que Plumbagin induce apoptosis, asociada a la regulación de la familia de proteínas Bcl-2. Cuando elLos extractos de Dionaea se preincubaron con diaforasas y NADH en presencia de albúmina sérica (SA), se facilitó la posterior digestión con tripsina de SA. Dado que las glándulas secretoras de Droseraceae contienen proteasas y posiblemente otras enzimas de degradación, puede ser que la presencia de cofactores redox activadores de oxígeno funcione como oxidantes pre-digestivos extracelulares para hacer que las proteínas de la presa ( insectos ) que se unen a la membrana sean más susceptibles a los ataques proteolíticos.

La digestión toma alrededor de diez días, después de lo cual la presa se reduce a una cáscara de quitina. La trampa se vuelve a abrir y está lista para ser reutilizada.

Drosera falconeri, con trampas cortas, anchas y pegajosas
El carnivorio en las plantas es una forma muy especializada de alimentación foliar, y es una adaptación que se encuentra en varias plantas que crecen en suelos pobres en nutrientes. Las trampas carnívoras fueron seleccionadas de forma natural para permitir que estos organismos compensen las deficiencias de nutrientes de sus entornos hostiles y compensen el reducido beneficio fotosintético.

El mecanismo “snap trap” característico de Dionaea se comparte con solo otro género de planta carnívora, Aldrovanda. Durante la mayor parte del siglo XX, se pensó que esta relación era una coincidencia, más precisamente un ejemplo de evolución convergente. Algunos estudios filogenéticos incluso sugirieron que los parientes vivos más cercanos de Aldrovanda eran los rayos solares. No fue sino hasta 2002 que un estudio evolutivo molecular, mediante el análisis de secuencias combinadas de ADN nuclear y cloroplasto, indicó que Dionaea y Aldrovandaestaban estrechamente relacionados y que el mecanismo de captura rápida solo evolucionó una vez en un ancestro común de los dos géneros.

Un estudio de 2009 presentó evidencia de la evolución de las trampas rápidas de Dionaea y Aldrovanda a partir de una trampa de papel matamoscas como Drosera regia, basada en datos moleculares. Los datos moleculares y fisiológicos implican que las trampas snap Dionaea y Aldrovanda evolucionaron a partir de las trampas de papel de un ancestro común con Drosera. Se identificaron adaptaciones previas a la evolución de las trampas rápidas en varias especies de Drosera, como el movimiento rápido de hojas y tentáculos.

El modelo propone que el carnívoro de la planta por medio de una trampa rápida evolucionó a partir de las trampas de papel de fumar, impulsadas por el aumento del tamaño de la presa. Las presas más grandes proporcionan un mayor valor nutricional, pero los insectos grandes pueden escapar fácilmente del mucílago pegajoso de las trampas de papel de fumar; la evolución de las trampas rápidas evitaría, por lo tanto, el escape y el cleptoparasitismo (robo de presas capturado por la planta antes de que pueda obtener beneficios de ella), y también permitiría una digestión más completa.

En 2016, se publicó en la revista Genome Research un estudio sobre la expresión de los genes en las hojas de la planta, ya que capturaron y digirieron a sus presas. La activación génica observada en las hojas de las plantas da soporte a la hipótesis de que los mecanismos carnívoros presentes en el atrapamoscas son una versión especialmente adaptada de los mecanismos utilizados por las plantas no carnívoras para defenderse contra los insectos herbívoros. En muchas plantas no carnívoras, el ácido jasmónico sirve como una molécula de señalización para la activación de mecanismos de defensa, como la producción de hidrolasas, que pueden destruir la quitina y otros componentes moleculares de plagas de insectos y microbios.

En Venus atrapamoscas, se ha encontrado que esta misma molécula es responsable de la activación de las glándulas digestivas de la planta. Pocas horas después de la captura de la presa, se activa otro conjunto de genes dentro de las glándulas, el mismo conjunto de genes que está activo en las raíces de otras plantas, lo que les permite absorber nutrientes. El uso de vías biológicas similares en las trampas como las plantas no carnívoras utilizan para otros fines indica que en algún lugar de su historia evolutiva, el Venus atrapamoscas reutilizó estos genes con el propósito de carnivoría.

 

Las plantas carnívoras generalmente son hierbas, y sus trampas son el resultado del crecimiento primario. Por lo general, no forman estructuras fácilmente fosilizables, como la corteza gruesa o la madera. Como resultado, no hay evidencia fósil de los pasos que podrían vincular a Dionaea y Aldrovanda, o cualquier género con su ancestro común, Drosera. Sin embargo, es posible inferir una historia evolutiva basada en estudios filogenéticos de ambos géneros. Los investigadores han propuesto una serie de pasos que finalmente darían como resultado el complejo mecanismo snap-trap:

Los insectos más grandes generalmente caminan sobre la planta, en lugar de volar hacia ella, y es más probable que se liberen solo de las glándulas adhesivas. Por lo tanto, una planta con hojas más anchas, como Drosera falconeri, debe haberse adaptado para mover la trampa y sus tallos en direcciones que maximizaran sus posibilidades de capturar y retener a esa presa, en este caso particular, longitudinalmente. Una vez que esté adecuadamente “envuelto”, escapar sería más difícil.

Luego se seleccionó la presión evolutiva para plantas con un tiempo de respuesta más corto, de forma similar a Drosera burmannii o Drosera glanduligera. Cuanto más rápido sea el cierre, menos dependerá del modelo de papel volar que tendría la planta.

A medida que la trampa se volvió más y más activa, la energía requerida para “envolver” a la presa aumentó. Las plantas que de alguna manera podrían diferenciar entre insectos reales y detritus aleatorio / gotas de lluvia tendrían una ventaja, lo que explicaría la especialización de los tentáculos internos en los pelos desencadenantes.
Al final, como la planta dependía más de cerrarse alrededor del insecto en vez de pegarlo a la superficie de la hoja, los tentáculos tan evidentes en Drosera perderían completamente su función original, convirtiéndose en los “dientes” y desencadenar los pelos, un ejemplo de selección natural que utiliza pre -Estructuras existentes para nuevas funciones.

Completando la transición, la planta finalmente desarrolló las glándulas digestivas deprimidas que se encuentran dentro de la trampa, en lugar de usar los rocíos en los tallos, diferenciándola aún más del género Drosera.
Habitat

 

Venus atrapamoscas se encuentra en ambientes pobres en nitrógeno y fósforo, como pantanos y sabanas húmedas. Pequeño en estatura y de crecimiento lento, Venus atrapamoscas tolera bien el fuego, y depende de la combustión periódica para suprimir la competencia. La extinción de incendios amenaza su futuro en la naturaleza. Sobrevive en suelos húmedos de arena y turba. Aunque se ha trasplantado y cultivado con éxito en muchos lugares del mundo, es nativo solo de las turberas costeras de Carolina del Norte y Carolina del Sur en los Estados Unidos, específicamente dentro de un radio de 100 kilómetros (60 millas) de Wilmington, Carolina del Norte. Uno de esos lugares es Green Swamp de Carolina del Norte. También parece haber una población naturalizada de Venus atrapamoscass en el norte de Florida, así como una población introducida en el oeste de Washington. La pobreza nutricional del suelo es la razón por la que la planta depende de trampas tan elaboradas: las presas proporcionan el nitrógeno para la formación de proteínas que el suelo no puede. Venus atrapamoscas no es una planta tropical y puede tolerar inviernos suaves. De hecho, Venus atrapamoscas que no atraviesan un período de latencia invernal se debilitarán y morirán después de un período de tiempo.

Cultivo de la venus atrapamoscas

Dionaea muscipula ‘Akai Ryu’, en japonés para ‘Red Dragon’, en cultivo
Las plantas se pueden propagar por semilla, tardando entre cuatro y cinco años en llegar a la madurez. Más comúnmente, se propagan por división clonal en primavera o verano. Venus atrapamoscass también se puede propagar in vitro utilizando cultivo de tejidos vegetales. La mayoría de Venus atrapamoscass encontrados para la venta en viveros centros de jardinería se han producido utilizando este método, ya que esta es la forma más rentable de propagarlos en gran escala. Independientemente del método de propagación utilizado, las plantas vivirán de 20 a 30 años si se cultivan en las condiciones adecuadas.

Cultivares
Artículo principal: Lista de cultivares Venus atrapamoscas
Venus atrapamoscas son, con mucho, la planta carnívora más comúnmente reconocida y cultivada, y se venden con frecuencia como plantas de interior. Varios cultivares (variedades cultivadas) han entrado en el mercado a través del cultivo de tejidos de mutaciones genéticas seleccionadas, y estas plantas se cultivan en grandes cantidades para los mercados comerciales.

Conservación
La especie está clasificada como “vulnerable” por la Federación Nacional de Vida Silvestre. En 2015, se estimó que había menos de 33,000 plantas silvestres, todas dentro de las 75 millas (121 km) de la ciudad de Wilmington, Carolina del Norte, y todas en los sitios propiedad de The Nature Conservancy, el estado de Carolina del Norte. gobierno o el ejército de los EE. UU.
En 2014, el estado de Carolina del Norte aprobó el Proyecto de Ley Senatorial 734 que clasifica como delito grave el robo de Venus atrapamoscass que crecen naturalmente en el estado. También se promulgaron sanciones y sanciones más duras por el robo el 1 de diciembre de 2014 de acuerdo con la legislación.

Venus atrapamoscas extract está disponible en el mercado como un remedio herbal, a veces como el ingrediente principal de un medicamento patentado llamado “Carnivora”. Según la Sociedad Estadounidense del Cáncer, estos productos se promocionan en medicina alternativa como tratamiento para diversas dolencias humanas, como el VIH, la enfermedad de Crohn y el cáncer de piel, pero “la evidencia científica disponible no respalda las declaraciones de propiedades saludables del extracto de Venus atrapamoscas”.

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