Bugün öğrendim ki: Venüs sinekkapanı, tuzak içindeki hücrelerin şeklini ve boyutunu değiştirmek için ozmozdan yararlanır ve böylece tuzak hızla kapanır.
Etçil Bitki Türleri
Bu makale bitkiyle ilgilidir. Diğer kullanımlar için bkz. Venüs Sinek Kapanı (anlam ayrımı).
Venüs Sinek Kapanı Yaprağı Bilimsel sınıflandırma Alemi: Plantae Klad: Tracheophytes Klad: Angiosperms Klad: Eudicots Takım: Caryophyllales Familya: Droseraceae Cins: Dionaea
Sol. ex J.Ellis 1768 Türler:
D. muscipula
İkili ad Dionaea muscipula
J.Ellis
Dağılım Eş anlamlılar[3]
Dionea Raf., yazım varyantı
Dionaea corymbosa
(Raf.) Steud. (1840)
Dionaea crinita
Sol. (1990) eş anlamlı olarak
Dionaea dentata
D'Amato (1998) açıklama yapılmadan yayınlanmış isim
Dionaea heterodoxa
D'Amato (1998) nom.nud.
Dionaea muscicapa
St.Hil. (1824) yazım hatası
Dionaea sensitiva
Salisb. (1796)
Dionaea sessiliflora
(Raf.) Steud. (1840)
Dionaea uniflora
(Raf.) Steud. (1840)
Drosera corymbosa
Raf. (1833)
Drosera sessiliflora
Raf. (1833)
Drosera uniflora
Raf. (1833)
Venüs sinek kapanı (Dionaea muscipula), Amerika Birleşik Devletleri'nin Doğu Kıyısı'ndaki Kuzey Carolina ve Güney Carolina'nın ılıman ve subtropikal sulak alanlarına özgü etçil bir bitkidir.[4] Yetiştiriciliğinde çeşitli modern melezler oluşturulmuş olsa da, D. muscipula, monotipin Dionaea cinsinin tek türüdür. Su tekerleği bitkisi (Aldrovanda vesiculosa) ve kozmopolit güneş çiğdemine (Drosera) yakından akrabadır; bunların hepsi Droseraceae familyasına aittir.[5] Dionaea avını —çoğunlukla böcekler ve akarlar— bitkinin yapraklarının her birinin uç kısmı tarafından oluşturulan "çene" benzeri bir kelepçe yapısıyla yakalar; bir böcek açık yapraklara temas ettiğinde, avın hareketlerinden gelen titreşimler, iç yüzeylerindeki küçük kıllar ( "tetik kılları" veya "hassas kıllar" olarak adlandırılır) aracılığıyla "çenelerin" kapanmasını tetikler. Ek olarak, bir böcek veya örümcek bu kıllardan birine dokunduğunda, tuzak kapanmaya hazırlanır ve yalnızca ilk temasın (yaklaşık) yirmi saniyesi içinde ikinci bir kıla temas edilirse avı tamamen sarar. Tetikler, ilk temastan itibaren 1/10 saniye kadar hızlı bir şekilde meydana gelebilir.[6]
Bu mekanizmadaki tekrarlanan, görünüşte gereksiz tetikleme gereksinimi, enerji kaybına karşı bir koruma görevi görür ve hiçbir besleyici değeri olmayan nesneleri yakalamaktan kaçınmak için kullanılır; bitki, canlı bir av hayvanı yakaladığından emin olmak için beş uyarı daha etkinleştirildikten sonra sindirime başlar. Bu kıllar ayrıca bir ısı sensörüne de sahiptir. Örneğin, bir orman yangını, onları kapalı halde kalmaya zorlar ve bitkinin yaz yangınlarına karşı direncini artırır.[7]
Geniş çapta satış için yetiştirilmesine rağmen, Venüs sinek kapanının doğal yayılım alanındaki nüfusu hızla azalmaktadır.[8] 2017 itibariyle, tür, ABD Balık ve Vahşi Yaşam Servisi tarafından Nesli Tükenmekte Olan Türler Yasası incelemesi altındaydı.[9]
Etimoloji
Bitkinin yaygın adı (orijinal olarak "Venüs'ün sinek kapanı"), sevgi tanrıçası Venüs'e atıfta bulunur. Cins adı, Dionaea ("Dione'nin kızı"), Yunan tanrıçası Afrodit'e atıfta bulunur,[daha fazla açıklama gerekli] tür adı muscipula ise Latince'de hem "fare kapanı" hem de "sinek kapanı" anlamına gelir.[10][11] Latince muscipula ("fare kapanı") kelimesi mus ("fare") ve decipula ("tuzak") kelimelerinden türetilmiştir, muscipula ("sinek kapanı") eş anlamlı kelimesi ise musca ("sinek") ve decipula kelimelerinden türetilmiştir.[12][13][11]
Tarihsel olarak, bitki aynı zamanda muhtemelen bitkinin insan kadın cinsel organlarına benzerliğine dolaylı bir referans olan "tipitiwitchet" veya "tippity twitchet"argo terimiyle de biliniyordu.[10][14] Bu terim, tippet ve witchet (vajina için eski bir terim) kelimelerinden türeyen tippet-de-witchet terimine benzer.[15][16] Buna karşılık, 1768'de bitkiye bilimsel adını veren İngiliz botanikçi John Ellis, bitki adı tippitywichit'in Çeroki veya Catawba'dan yerli bir kelime olduğunu yazdı.[11][17] Amerikan Yerlileri El Kitabına göre bitki adı, Renape kelimesi titipiwitshik ("etrafına dolanan (veya içeren) yapraklar") kelimesinden türetilmiştir.[18][19]
Avrupalılar tarafından keşfedilmesi
2 Nisan 1759'da Kuzey Carolina sömürge valisi Arthur Dobbs, İngiliz botanikçi Peter Collinson'a yazdığı bir mektupta bitkinin ilk yazılı tanımını yaptı.[20] Mektubunda şöyle yazdı: "Dokunduğu her şeye kapanan bir tür Hassas Sinek Kapanımız var. Enlem 34'te yetişiyor ama 35'te değil. Burada tohumlarını kurtarmaya çalışacağım."[17][21] Bir yıl sonra, Dobbs, 24 Ocak 1760 tarihli Collinson'a yazdığı Brunswick'ten bir mektupta bitki hakkında daha ayrıntılı bilgi verdi.[22][23][24]
Bitki krallığının büyük harikası, çok merak uyandıran bilinmeyen bir Hassas türüdür. Cüce bir bitkidir. Yapraklar, dar bir küre parçasına benzer, yaylı bir cüzdanın kapağı gibi iki kısımdan oluşur, içbükey kısım dışarıya doğrudur, her biri girintili kenarlı (bir demir yaylı tilki kapanı gibi) geriye düşer; bir şey yapraklara dokunduğunda veya aralarına düştüğünde, anında bir yaylı tuzak gibi kapanırlar ve aralarına düşen herhangi bir böceği veya herhangi bir şeyi hapsederler. Beyaz bir çiçek açar. Bu şaşırtıcı bitkiye Sinek Kapanı Hassas adını verdim.
— Arthur Dobbs
Bu, Avrupalılar tarafından bitkinin ilk ayrıntılı olarak kaydedilen bildirimidir. Tanım, John Ellis'in 1 Eylül 1768'deki The London Magazine'e yazdığı mektuptan[11] ve 23 Eylül 1768'de Carl Linnaeus'a yazdığı mektuptan öncedir[25]; burada bitkiyi tanımlamış ve ona Venüs Sinek Kapanı İngilizce adını ve Dionaea muscipula bilimsel adını önermiştir.[26]
Açıklama
Venüs sinek kapanı, kısa bir yeraltı gövdesinden (aslında ampul benzeri bir nesnedir) çıkan dört ila yedi yaprak rozetinden oluşan küçük bir bitkidir. Her gövde, yılın zamanına bağlı olarak yaklaşık üç ila on santimetreye kadar maksimum boyuta ulaşır[27]; çiçeklenmeden sonra genellikle sağlam tuzaklı daha uzun yapraklar oluşur. Yedi yapraktan fazla olan sinek kapanları, yerin altında bölünmüş rozetler tarafından oluşturulan kolonilerdir.
Sinek kapanı yaprakları
Yaprak bıçağı iki bölgeye ayrılır: düz, kalp şeklinde fotosentez yapabilen bir yaprak sapı ve tuzağı oluşturan orta damara menteşelenmiş bir çift terminal lobu, gerçek yapraktır. Bu lobların üst yüzeyi kırmızı antosiyanin pigmentleri içerir ve kenarları mukus salgılar. Loblar, av tarafından uyarıldığında aniden kapanan hızlı bitki hareketleri sergiler. Tuzağın mekanizması, lobların her birinin üst yüzeyinde bulunan üç tüysü trikomdan birine av temas ettiğinde tetiklenir. Mekanizma o kadar özeldir ki, düşen yağmur damlaları gibi canlı av ile av olmayan uyarıcılar arasında ayrım yapabilir[28]; tuzağın loblarının kapanması için 20 saniye içinde iki tetik kılı ardı ardına dokunmalı veya bir kıla hızla ardı ardına iki kez dokunulmalıdır[28]; bu durumda, tuzağın lobları genellikle onda bir saniye içinde kapanır.[29] Lobların kenarları, birbirine geçen ve büyük avların kaçmasını önleyen sert tüysü çıkıntılar veya silialarla çevrilidir. Bu çıkıntılar ve tetik kılları (hassas kıllar olarak da bilinir), bu bitkinin yakın akrabaları güneş çiğdemlerinde bulunan dokunaçlarla muhtemelen homologdur. Bilim insanları, aniden kapanan tuzağın Drosera'dakine benzer bir sinek kağıdı tuzağından evrimleştiği sonucuna varmışlardır.[30]
Örgüdeki delikler, küçük avların kaçmasına izin verir, muhtemelen onlardan elde edilecek faydanın onları sindirmenin maliyetinden daha az olması nedeniyle. Av çok küçükse ve kaçarsa, tuzak genellikle 12 saat içinde yeniden açılır. Av tuzakta hareket ederse, sıkışır ve sindirim daha hızlı başlar.
Kapanma hızı, nem miktarı, ışık, avın büyüklüğü ve genel büyüme koşullarına bağlı olarak değişebilir. Tuzakların kapandığı hız, bitkinin genel sağlığının bir göstergesi olarak kullanılabilir. Venüs sinek kapanları, Nepenthes, Cephalotus, çoğu Heliamphora ve bazı Drosera gibi diğer bazı etçil bitkiler kadar nem bağımlı değildir.
Venüs sinek kapanı, yaprak sapı şekli ve uzunluğunda ve yaprağın yere düz uzanıp uzanmadığı veya yaklaşık 40-60 derecelik bir açıyla yukarı doğru uzanıp uzanmadığı konusunda varyasyonlar gösterir. Dört ana form şunlardır: en yaygın olanı geniş yatık yaprak saplı 'typica'; yaprakları 45 derecelik bir açıyla olan 'erecta'; dar yaprak saplı ve yaprakları 45 derecelik bir açıyla olan 'linearis'; ve son derece dar veya çizgisel yaprak saplı 'filiformis'. 'filiformis' hariç, bunların tümü mevsime (yazın yatık, ilkbaharda kısa veya yarı dik), fotoperyot uzunluğuna (ilkbaharda uzun yaprak sapları, yazın kısa) ve ışık yoğunluğuna (düşük ışık yoğunluğunda geniş yaprak sapları, daha parlak ışıkta dar) bağlı olarak herhangi bir bitkinin yaprak üretimindeki aşamalar olabilir.[alıntı gerekli]
Diğer kısımlar
Bitkinin ayrıca yaklaşık 6 inç (15 cm) uzunluğunda uzun bir sapın tepesinde bir çiçeği vardır. Çiçek, ter bezi arıları, uzun boynuzlu böcekler ve dama desenli böcekler gibi çeşitli uçan böcekler tarafından tozlaşır.[31]
Habitat ve dağılım
Habitat
Venüs sinek kapanı, bataklıklar, ıslak savanlar ve kamışlıklar gibi azot ve fosfor bakımından fakir ortamlarda bulunur. Boyu küçük ve yavaş büyüyen Venüs sinek kapanı ateşe iyi dayanır ve rekabetini bastırmak için periyodik yakmaya bağlıdır.[32] Yangın bastırma, vahşi doğada geleceğini tehdit eder.[33] Islak kumlu ve turbalı topraklarda hayatta kalır. Dünyanın dört bir yanındaki birçok yerde başarılı bir şekilde nakledilmiş ve yetiştirilmiş olmasına rağmen, yalnızca Amerika Birleşik Devletleri'ndeki Kuzey ve Güney Carolina'nın kıyı bataklıklarına, özellikle de Kuzey Carolina'daki Wilmington'ın 100 kilometre (62 mil) yarıçapı içinde özgüdür.[34] Bu yerlerden biri Kuzey Carolina'daki Green Swamp'tir. Kuzey Florida'da da Venüs sinek kapanlarının doğal olarak yerleşmiş bir popülasyonu olduğu gibi, batı Washington'da da tanıtılan bir popülasyon görünmektedir.[35][36] Toprağın besin yoksulluğu, bu kadar ayrıntılı tuzaklara güvenmesinin nedenidir: Böcek avı, toprağın sağlayamadığı protein oluşumu için azota sağlar. Hafif kışlara dayanırlar ve donma sıcaklıklarına ve düşük fotoperyotlara dayanabilmek için bir kış uyku dönemine ihtiyaç duyarlar. Venüs sinek kapanlarının yeterli yapay ışık altında kapalı ortamlarda tutulursa uykuya ihtiyacı olduğuna dair yaygın bir yanlış anlamadır.[37] Bununla birlikte, çoğu profesyonel etçil bitki yetiştiricisi uykuyu tavsiye eder ve uyku dönemi olmadan yetiştirilen Venüs sinek kapanları sağlıklı kalmak için daha fazla ışık, su ve yiyeceğe ihtiyaç duyabilir.[38]
Bunlar genellikle %10'dan az ağaç örtüsüne sahip alanlarda bulunan tam güneş bitkileridir.[8] Yetiştiği habitatlar tipik olarak ya birçok etçil olmayan bitkinin hayatta kalması için çok besin bakımından fakirdir ya da düzenli olarak bitki örtüsünü temizleyen ve gölgeli bir üst örtünün gelişmesini önleyen yangınlarla sık sık rahatsız edilir. Otsu bitkiler, otlar, sfagnum ve ateşe bağlı Arundinaria bambu ile birlikte yaşayabilir.[39] Düzenli yangın rahatsızlığı, habitatının önemli bir parçasıdır ve D. muscipula'nın gelişmesi için çoğu yerde 3-5 yılda bir gereklidir. Yangından sonra, D. muscipula tohumları kül ve kumlu toprakta iyi filizlenir ve fideler yangından sonraki açık koşullarda iyi büyür. Tohumlar uyku dönemine ihtiyaç duymadan hemen filizlenir.[8]
Dağılım
Dionaea muscipula doğal olarak yalnızca ABD'deki Kuzey ve Güney Carolina'nın kıyı ovasında bulunur ve bilinen tüm mevcut alanlar Kuzey Carolina'daki Wilmington'ın 90 km (56 mil) yarıçapı içindedir.[9] Herbaryum örneklerinin ve eski belgelerin 1958 tarihli bir araştırması, Kuzey ve Güney Carolina'daki 21 ilçede tarihsel kaydın D. muscipula'nın varlığını belgelediği 259 yer buldu.[40] 2019 itibariyle, Kuzey Carolina'daki Moore, Robeson ve Lenoir iç ilçelerinde ve Güney Carolina'nın Charleston ve Georgetown kıyı ilçelerinde yok olmuş olarak kabul edildi.[9] Mevcut popülasyonlar Kuzey Carolina'da Beaufort, Craven, Pamlico, Carteret, Jones, Onslow, Duplin, Pender, New Hanover, Brunswick, Columbus, Bladen, Sampson, Cumberland ve Hoke ilçelerinde ve Güney Carolina'da Horry ilçesinde bulunmaktadır.[9]
Popülasyon
Kuzey Carolina Doğal Miras Programı tarafından 2019 yılında yapılan büyük ölçekli bir araştırma, Kuzey Carolina'da toplam 163.951 ve Güney Carolina'da 4.876 bireysel Venüs sinek kapanı saydı ve doğal yayılım alanında vahşi doğada kalan toplam 302.000 birey tahmini yaptı.[41] Bu, 1979 tahmini olan yaklaşık 4.500.000 bireyden %93'ten fazla bir azalmayı temsil etmektedir.[8] 1958 tarihli bir çalışma 259 doğrulanmış mevcut veya tarihsel yer buldu.[40] 2016 itibariyle, bitkinin vahşi doğada bulunabileceği 71 bilinen yer vardı. Bu 71 yerden yalnızca 20'si uzun vadeli yaşam gücünün mükemmel veya iyi olduğu olarak sınıflandırıldı.[9]
Etçillik
Av seçiciliği
Çoğu etçil bitki belirli avları seçici bir şekilde besler. Bu seçilim, mevcut avlara ve organizmanın kullandığı tuzak türüne bağlıdır. Venüs sinek kapanında av, böcekler, örümcekler ve diğer sürüngen eklembacaklılarla sınırlıdır. Dionaea diyeti %33 karınca, %30 örümcek, %10 böcek ve %10 çekirgedir ve %5'ten daha az uçan böcek vardır.[42]
Dionaea'nın Drosera (aniden kapanan tuzak yerine yapışkan bir tuzak kullanan etçil bitkiler) atasal bir formdan evrimleştiği göz önüne alındığında, bu evrimsel dallanmanın nedeni açık hale gelir. Drosera daha küçük, hava böceklerini tüketirken, Dionaea daha büyük karasal böcekleri tüketir. Dionaea, bu daha büyük böceklerden daha fazla besin çıkarabilir. Bu, Dionaea'ya atasal yapışkan tuzak formuna göre evrimsel bir avantaj sağlar.[43]
Tuzak mekanizması
Ayrıca bakınız: Bitki aritmetiği
Venüs sinek kapanı, Mimosa pudica, telgraf bitkisi, karambola, güneş çiğdemleri ve mesane otları gibi hızlı hareket edebilen çok küçük bir bitki grubundan biridir.
Tuzağın aniden kapanma mekanizması, elastikiyet, turgor ve büyüme arasında karmaşık bir etkileşimi içerir. Tuzak yalnızca tetik kıllarının iki kez uyarılması durumunda kapanır; bu, mekanizmanın toz ve diğer rüzgarla taşınan kalıntılar tarafından yanlışlıkla tetiklenmesini önlemek içindir. Açık, tetiklenmemiş durumda, loblar dışbükeydir (dışa doğru bükülmüştür), ancak kapalı durumda, loblar içbükeydir (bir boşluk oluşturur). Tuzağı kapatan bu çift kararlı durumun hızlı bir şekilde tersine çevrilmesidir[29], ancak bunun nasıl gerçekleştiği hala tam olarak anlaşılamamıştır. Tetik kılları uyarıldığında, (çoğunlukla kalsiyum iyonları içeren — biyolojide kalsiyuma bakın) bir aksiyon potansiyeli oluşur, bu da loblar boyunca yayılır ve loblar ve aralarındaki orta damarda hücreleri uyarır.[45][46][47]
Venüs sinek kapanının uyarıya tepki vermesi için bir iyon birikimi eşiğinin olduğu hipotezi öne sürülmüştür.[48] Asit büyüme teorisi, lobların ve orta damarın dış katmanlarındaki bireysel hücrelerin hızla 1H+ (hidrojen iyonları) hücre duvarlarına taşıdığını, pH'ı düşürdüğünü ve hücre dışı bileşenleri gevşettiğini, bunun da ozmoz yoluyla hızla şişmesine, böylece uzamaya ve tuzak lobunun şeklini değiştirmesine izin verdiğini belirtir. Alternatif olarak, lobların ve orta damarın iç katmanlarındaki hücreler hızla diğer iyonları salgılayabilir, suyun ozmoz yoluyla takip etmesine ve hücrelerin çökmesine izin verir. Bu mekanizmaların her ikisi de rol oynayabilir ve bunları destekleyecek bazı deneysel kanıtlar vardır.[49][50] Sinek kapanları bitkilerde bir hafıza örneği gösterir; bitki, tetik kıllarından birine dokunulup dokunulmadığını bilir ve bunu birkaç saniye boyunca hatırlar. Bu zaman dilimi içinde ikinci bir dokunuş gerçekleşirse, sinek kapanı kapanır.[51] Kapanmadan sonra, sinek kapanı sindirim enzimlerinin üretimini başlatmak için tetik kıllarının ek uyarılarını beş adede kadar sayar.[52]
Sindirim
Av kaçamayacaksa, lobların iç yüzeyini uyarmaya devam edecek ve bu, lobların kenarlarını bir araya getirmeye ve sonunda tuzağı hermetik olarak kapatmaya ve sindirimin gerçekleştiği bir "mide" oluşturmaya zorlayan daha fazla bir büyüme tepkisine neden olur. Sindirim enzimlerinin salınımı, etçil olmayan bitkilerde otçul bir savunma mekanizması olarak toksinlerin salınımını tetikleyen aynı hormon olan jasmonik asit tarafından kontrol edilir. (Aşağıda Evrim'e bakın)[52][53] Yaprak loblarındaki sindirim bezleri aktive edildikten sonra, sindirim, bezler tarafından salgılanan hidrolaz enzimleri tarafından katalize edilir. Bu enzimlerden biri, yakalanmış böceklerin kitin içeren dış iskeletini parçalayan GH18 kitinazdır. Bu enzimin sentezi, kitinaz transkripsiyonunu uyaran en az beş aksiyon potansiyeli ile başlar.[54]
Oksidatif protein modifikasyonu, muhtemelen Dionaea muscipula tarafından kullanılan bir ön sindirim mekanizmasıdır. Sulu yaprak özlerinin, otoksidasyon üzerine süperoksit ve hidrojen peroksit üretmek için farklı NADH bağımlı diaforazlara bağlanan naftokinon plumbagin gibi kinonlar içerdiği bulunmuştur.[55] Bu tür oksidatif modifikasyon, hayvan hücre zarlarını yırtılabilir. Plumbagin, Bcl-2 protein ailesinin düzenlenmesiyle ilişkili apoptozu indüklemesiyle bilinir.[56] Dionaea özleri serum albümini (SA) varlığında diaforazlar ve NADH ile ön inkübe edildiğinde, SA'nın sonraki triptik sindirimi kolaylaştırıldı.[55] Droseraceae'nin salgı bezleri proteazlar ve muhtemelen diğer bozucu enzimler içerdiğinden, oksijen aktive eden redoks kofaktörlerinin varlığının, avın (böceklerin) zarla bağlı proteinlerini proteolitik saldırılara karşı daha duyarlı hale getirmek için hücre dışı ön sindirim oksidanları olarak işlev gördüğü düşünülebilir.[55]
Sindirim yaklaşık on gün sürer ve ardından av kitinden bir kabuğa indirgenir. Daha sonra tuzak yeniden açılır ve yeniden kullanıma hazır olur.[57]
Evrim
Bitkilerdeki etçillik, çok özel bir yaprak beslenme biçimidir ve besin açısından fakir topraklarda yetişen birkaç bitkide bulunan bir adaptasyondur. Etçil tuzaklar, doğal olarak bu organizmaların sert ortamlarının besin eksikliklerini telafi etmelerini ve azalmış fotosentez faydasını telafi etmelerini sağlamak için seçilmiştir.[58] Filogenetik çalışmalar, bitkilerdeki etçilliğin, bol güneş ışığı ve suya ancak az besine sahip habitatlarda ortak bir adaptasyon olduğunu göstermiştir.[43] Mevcut türlere dayanarak etçillik, çiçekli bitkilerde bağımsız olarak altı kez evrimleşmiştir, muhtemelen şimdi nesli tükenmiş çok daha fazla etçil bitki soy hattı vardır.[59]
Dionaea'nın karakteristiği olan "aniden kapanan tuzak" mekanizması, yalnızca bir diğer etçil bitki cinsi olan Aldrovanda ile paylaşılır. 20. yüzyılın büyük bir bölümünde, bu ilişkinin tesadüfi olduğu, daha doğrusu yakınsak evrimin bir örneği olduğu düşünülüyordu. Bazı filogenetik çalışmalar, Aldrovanda'nın en yakın yaşayan akrabalarının güneş çiğdemleri olduğunu bile öne sürdü.[60] Birleşik nükleer ve kloroplast DNA dizilerini analiz eden moleküler bir evrim çalışmasının, 2002 yılına kadar Dionaea ve Aldrovanda'nın yakından ilişkili olduğunu ve aniden kapanan tuzak mekanizmasının iki cinsin ortak bir atasında yalnızca bir kez evrimleştiğini göstermesi uzun zaman aldı.[61][62]
2009 tarihli bir çalışma[60], moleküler verilere dayanarak Dionaea ve Aldrovanda'nın aniden kapanan tuzaklarının Drosera regia gibi bir sinek kağıdı tuzağından evrimleştiğine dair kanıtlar sundu. Moleküler ve fizyolojik veriler, Dionaea ve Aldrovanda'nın aniden kapanan tuzaklarının, Drosera ile ortak bir atadan sinek kağıdı tuzaklarından evrimleştiğini ima eder. Aniden kapanan tuzakların evrimine yönelik ön adaptasyonlar, hızlı yaprak ve dokunaç hareketi gibi çeşitli Drosera türlerinde tanımlanmıştır. Model, aniden kapanan tuzaklarla bitki etçilliğinin, artan av büyüklüğü tarafından yönlendirilen sinek kağıdı tuzaklarından evrimleştiğini öne sürüyor. Daha büyük av daha büyük besleyici değer sağlar, ancak büyük böcekler sinek kağıdı tuzaklarının yapışkan mukusundan kolayca kaçabilir; bu nedenle, aniden kapanan tuzakların evrimi kaçmayı ve kleptoparazitizmi (bitkinin ondan fayda sağlayamadan önce yakaladığı avın çalınmasını) önleyecek ve daha eksiksiz bir sindirime de izin verecektir.[60][61]
2016 yılında, bitkinin yapraklarında avı yakaladığı ve sindirdiği sırada genlerin ifadesine ilişkin bir çalışma Genome Research dergisinde yayınlandı. Bitkilerin yapraklarında gözlemlenen gen aktivasyonu, sinek kapanında bulunan etçil mekanizmaların, etçil olmayan bitkilerin otçul böceklere karşı savunmada kullanılan mekanizmaların özel olarak uyarlanmış bir versiyonu olduğu hipotezini desteklemektedir.[53][63] Birçok etçil olmayan bitkide, jasmonik asit, kitini ve böcek ve mikrobiyal zararlıların diğer moleküler bileşenlerini yok edebilen hidrolazların üretimi gibi savunma mekanizmalarının aktivasyonu için bir sinyal molekülü görevi görür.[64] Venüs sinek kapanında, aynı molekülün bitkinin sindirim bezlerinin aktivasyonundan sorumlu olduğu bulunmuştur. Avın yakalanmasından birkaç saat sonra, diğer bitkilerin köklerinde aktif olan, besinleri emmelerini sağlayan aynı gen kümesi, bezlerin içinde başka bir gen kümesi aktive olur. Tuzaklarda, etçil olmayan bitkilerin diğer amaçlar için kullandığı benzer biyolojik yolların kullanımı, Venüs sinek kapanının evrimsel tarihsel sürecinde bir yerde bu genleri etçilliği kolaylaştırmak için yeniden amaçladığını göstermektedir.[44][65]
Önerilen evrimsel tarih
Etçil bitkiler genellikle otsu olup, tuzakları birincil büyümenin sonucudur. Genellikle kalın kabuk veya odun gibi kolayca fosilleşen yapılar oluşturmazlar. Sonuç olarak, Dionaea ve Aldrovanda'yı veya her iki cinsi de ortak ataları Drosera ile bağlayabilecek adımların fosili yoktur. Bununla birlikte, her iki cinsin filogenetik çalışmalarına dayanarak evrimsel bir tarih çıkarsamak mümkündür. Araştırmacılar, nihayetinde karmaşık aniden kapanan tuzak mekanizmasıyla sonuçlanacak bir dizi adım önermişlerdir:[60][61]
Daha büyük böcekler genellikle bitkinin üzerine uçmak yerine üzerinde yürür[66] ve yalnızca yapışkan bezlerden daha kolay kurtulur. Bu nedenle, Drosera falconeri gibi daha geniş yapraklara sahip bir bitki[60], tuzağı ve saplarını bu tür avı yakalama ve tutma şansını en üst düzeye çıkaran yönlerde hareket ettirmek için adapte olmuş olmalıdır—bu özel durumda boyuna. Yeterince "sarıldıktan" sonra kaçmak daha zor olacaktır.[66]
Evrimsel baskı daha sonra Drosera burmanni veya Drosera glanduligera'ya benzer şekilde daha kısa tepki süresine sahip bitkiler için seçilim yaptı. Kapanma ne kadar hızlı olursa, bitki sinek kağıdı modeline o kadar az bağlı olur.
Tuzak giderek daha aktif hale geldikçe, avı "sarmak" için gereken enerji arttı. Gerçek böcekler ile rastgele kalıntılar/yağmur damlacıkları arasında bir şekilde ayrım yapabilen bitkilerin bir avantajı olurdu, bu nedenle iç dokunaçların tetik kıllarına özelleşmesini açıklar.
Sonuç olarak, bitki daha çok böceği yaprağın yüzeyine yapıştırmak yerine etrafına kapanmaya güvendikçe, Drosera'da çok belirgin olan dokunaçlar orijinal işlevlerini tamamen kaybederek "dişler" ve tetik kılları haline gelir—doğal seçilimin önceden var olan yapıları yeni işlevler için kullanmasının bir örneği.
Geçişi tamamlayarak, bitki sonunda tuzakların içinde bulunan çukurlaşmış sindirim bezlerini geliştirir, saplardaki çiyleri kullanmaz ve bu da onu Drosera cinsinden daha da farklılaştırır.
Moleküler karakterler kullanılarak yapılan filogenetik çalışmalar, Dionaea muscipula'nın atalarında etçilliğin ortaya çıkışını 85,6 milyon yıl öncesine ve Dionaea ve kız kardeşi cinsi Aldrovanda'nın atalarında aniden kapanan tuzağın gelişimini yaklaşık 48 milyon yıl öncesine yerleştirir.[67]
Yetiştirme
Bitkiler tohumla çoğaltılabilir ve olgunluğa ulaşması yaklaşık dört ila beş yıl sürer. Daha yaygın olarak, ilkbahar veya yaz aylarında klon bölünmesiyle çoğaltılırlar. Venüs sinek kapanları ayrıca bitki doku kültürü kullanılarak in vitro olarak da çoğaltılabilir.[68] Fidanlıklarda ve bahçe merkezlerinde satışa sunulan Venüs sinek kapanlarının çoğu bu yöntem kullanılarak üretilmiştir, çünkü bu onları büyük ölçekte çoğaltmanın en uygun maliyetli yoludur. Kullanılan çoğaltma yönteminden bağımsız olarak, bitkiler doğru koşullar altında 20 ila 30 yıl yaşayacaktır.[69]
Çeşitleri
Venüs sinek kapanları, en yaygın olarak tanınan ve yetiştirilen etçil bitkilerdir ve sıklıkla saksı bitkisi olarak satılırlar. Seçilen genetik mutasyonların doku kültürü yoluyla piyasaya çeşitli çeşitler (yetiştirilen çeşitler) girmiştir ve bu bitkiler ticari pazarlar için büyük miktarlarda yetiştirilmektedir. 'Akai Ryu' ve 'South West Giant' çeşitleri Kraliyet Bahçıvanlık Derneği'nin Bahçe Başarı Ödülünü kazanmıştır.[70]
Koruma
Saksı bitkisi olarak satış için yaygın olarak yetiştirilmesine rağmen, D. muscipula vahşi doğada nüfusunda önemli bir düşüş yaşamıştır. Doğal yayılım alanındaki nüfusun 1979'dan bu yana %93 azaldığı tahmin edilmektedir.[8][41]
Durum
Tür, ABD Balık ve Vahşi Yaşam Servisi tarafından Nesli Tükenmekte Olan Türler Yasası incelemesi altındadır.[71] Mevcut inceleme, önceden yapılan "90 günlük" bir incelemede eylem gerektirebileceğinin bulunmasının ardından 2018 yılında başlatılmıştır.[72] 1993'teki önceki bir inceleme, bitkinin "hassasiyet konusunda yeterli veri olmaksızın potansiyel aday" olduğuna dair bir karar vermiştir.[72] IUCN Kırmızı Listesi türü "hassas" olarak sınıflandırmaktadır.[73] Kuzey Carolina Eyaleti, Dionaea muscipula'yı "Özel Endişe-Hassas" tür olarak listelemektedir.[74] Tür, uluslararası ticaretin (parçalar ve türevler dahil) CITES izin sistemine göre düzenlendiği anlamına gelen Nesli Tükenmekte Olan Türlerle Uluslararası Ticaretin Sözleşmesi'nin (CITES) II. Ek Madde kapsamında koruma altındadır.[75] NatureServe, 2018 tarihli bir incelemede bunu "Tehlike Altında" (G2) olarak sınıflandırdı.[76]
ABD Balık ve Vahşi Yaşam Servisi, Dionaea muscipula'nın mevcut incelemesini tamamlamak için bir zaman çizelgesi göstermemiştir. Nesli Tükenmekte Olan Türler Yasası, bir tür incelemesi için iki yıllık bir zaman çizelgesi belirtir. Bununla birlikte, tür listelenme işlemi ortalama 12,1 yıl sürmektedir.[77]
Tehditler
Venüs sinek kapanı yalnızca çok özel bir dizi koşulda vahşi doğada bulunur, nemli, asidik, besin bakımından fakir, tam güneş alan ve orman yangınlarında sık sık yanan düz araziler gerektirir ve bu nedenle birçok tür rahatsızlığa karşı hassastır.[8] 2011 tarihli bir inceleme, tür için beş tehdit kategorisi belirlemiştir: tarım, yol yapımı, biyolojik kaynak kullanımı (kaçak avcılık ve kereste faaliyetleri), doğal sistem modifikasyonları (drenaj ve yangın bastırma) ve kirlilik (gübre).[78]
Habitat kaybı, tür için büyük bir tehdittir. Carolina kıyılarındaki insan nüfusu hızla artmaktadır. Örneğin, en fazla Venüs sinek kapanı popülasyonuna sahip olan Kuzey Carolina'daki Brunswick İlçesi, 2010'dan 2018'e kadar insan nüfusunda %27'lik bir artış gördü.[79] Nüfus arttıkça, konut ve ticari gelişme ve yol yapımı doğrudan sinek kapanı habitatını ortadan kaldırırken, hendek açma ve drenaj içeren sahanın hazırlanması çevredeki alanlardaki toprağı kurutabilir ve türün yaşam gücünü yok edebilir.[80][76] Ek olarak, kalabalık alanlarda doğal alanların artan rekreasyonel kullanımı, bitkileri ezerek veya kökünden sökerek doğrudan yok eder.[8]
Yangın bastırma, Venüs sinek kapanı için başka bir tehdittir. Düzenli yangınların olmaması durumunda, çalılar ve ağaçlar çoğalır, türle rekabet eder ve yerel olarak yok olmalara yol açar.[32][81] D. muscipula her 3-5 yılda bir yangın gerektirir ve yıllık çalı yangınlarıyla en iyi şekilde gelişir.[82] Sinek kapanları ve tohumları tipik olarak yangınlarda rekabetleriyle birlikte öldürülse de, yanmış bölgeye bitişik sinek kapanlarından gelen tohumlar, yangın rahatsızlığından sonra oluşan kül ve tam güneş koşullarında hızla çoğalır.[83] Olgun bitkiler ve yeni fideler genellikle habitatlarını korumak için gerekli olan düzenli yangınlarda yok edildiğinden, D. muscipula