การสัมผัส

ในชีววิทยาของพืช ทิ กโมโทรปิซึม (thigmotropism)คือการเคลื่อนไหวของการเจริญเติบโตในทิศทางที่กำหนดซึ่งเกิดขึ้นเป็นการตอบสนองทางกลต่อสิ่งเร้าจากการสัมผัส โดยทั่วไปแล้ว ทิกโมโทรปิซึมจะพบในพืชเลื้อยและหนวด แต่ในขณะเดียวกัน นักชีววิทยาของพืชก็พบการตอบสนองแบบทิกโม โทรปิซึมใน พืชดอกและเชื้อรา ด้วย พฤติกรรมนี้เกิดขึ้นเนื่องจากการยับยั้งการเจริญเติบโตด้านเดียว[ 1 ] กล่าวคือ อัตราการเจริญเติบโตของ ลำต้นด้านที่ถูกสัมผัสจะช้ากว่าด้านตรงข้ามกับด้านที่ถูกสัมผัส รูปแบบการเจริญเติบโตที่เกิดขึ้นคือการเกาะติดและบางครั้งก็ม้วนตัวรอบวัตถุที่สัมผัสกับพืช อย่างไรก็ตาม ยังมีการสังเกตพบว่าพืชดอกสามารถเคลื่อนไหวหรือเจริญเติบโตอวัยวะสืบพันธุ์ไปทางแมลงผสมเกสรที่ลงมาเกาะบนดอกไม้ได้ เช่นในPortulaca grandiflora [ 2 ]
ปัจจัยทางสรีรวิทยา
เนื่องจากการเจริญเติบโตเป็นกระบวนการพัฒนาที่ซับซ้อน จึงมีความต้องการมากมาย (ทั้งทางชีวภาพและทางกายภาพ) ที่จำเป็นสำหรับการรับรู้สัมผัสและการตอบสนองแบบทิกโมโทรปิก หนึ่งในนั้นคือแคลเซียม ในการทดลองหลายครั้งในปี 1995 โดยใช้หนวดของBryonia dioicaช่องแคลเซียมที่รับรู้สัมผัสถูกปิดกั้นโดยใช้สารต้านต่างๆ การตอบสนองต่อสัมผัสในพืชที่ได้รับการรักษาด้วยสารยับยั้งช่องแคลเซียมลดลงเมื่อเทียบกับพืชควบคุม ซึ่งบ่งชี้ว่าแคลเซียมอาจจำเป็นสำหรับทิกโมโทรปิซึม ต่อมาในปี 2001 ได้มีการเสนอเส้นทางการลดขั้วของเยื่อหุ้มเซลล์ซึ่งเกี่ยวข้องกับแคลเซียม: เมื่อมีการสัมผัสเกิดขึ้น ช่องแคลเซียมจะเปิดและแคลเซียมจะไหลเข้าสู่เซลล์ ทำให้ศักย์ไฟฟ้าเคมีข้ามเยื่อหุ้มเซลล์เปลี่ยนไป ซึ่งจะกระตุ้นให้ช่องคลอไรด์และโพแทสเซียมที่ควบคุมด้วยแรงดันไฟฟ้าเปิดออกและนำไปสู่ศักย์การกระทำที่ส่งสัญญาณการรับรู้สัมผัส[ 3 ]
ฮอร์โมนการเจริญเติบโตของพืชอย่างออกซินยังพบว่ามีส่วนเกี่ยวข้องกับพฤติกรรมทิกโมโทรปิกในพืชด้วย แต่บทบาทของมันยังไม่เป็นที่เข้าใจดีนัก แทนที่จะเป็นการกระจายตัวของออกซินที่ไม่สมมาตรที่ส่งผลต่อทรอปิซึมอื่นๆ กลับพบว่าการตอบสนองทิกโมโทรปิกแบบทิศทางเดียวสามารถเกิดขึ้นได้แม้ว่าออกซินจะมีการกระจายตัวแบบสมมาตรก็ตาม มีการเสนอว่าศักยภาพการกระทำที่เกิดขึ้นจากสิ่งเร้าสัมผัสทำให้ปริมาณออกซินในเซลล์เพิ่มขึ้น ซึ่งทำให้เกิดการผลิตโปรตีนหดตัวที่ด้านที่สัมผัส ทำให้พืชสามารถยึดเกาะกับวัตถุได้[ 4 ]นอกจากนี้ ยังพบว่าเมื่อออกซิน (โดยทั่วไปจะนำไปสู่การเจริญเติบโตออกจากด้านที่ออกซินอยู่) และสิ่งเร้าสัมผัส (ทำให้เกิดการตอบสนองทรอปิกไปยังด้านที่ออกซินอยู่) ถูกนำไปใช้กับด้านเดียวกันของไฮโปโคทิลของแตงกวา ลำต้นจะโค้งไปทางด้านที่สัมผัส[ 5 ]
เอทิลีนซึ่งเป็นฮอร์โมนพืชอีกชนิดหนึ่ง ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าเป็นตัวควบคุมที่สำคัญต่อการตอบสนองแบบทิกโมโทรปิกใน ราก ของ Arabidopsis thalianaภายใต้สภาวะปกติ ความเข้มข้นของเอทิลีนในรากที่สูงจะส่งเสริมการเจริญเติบโตตรง เมื่อรากพบกับวัตถุแข็ง การตอบสนองแบบทิกโมโทรปิกจะถูกกระตุ้น และการผลิตเอทิลีนจะถูกควบคุมให้ลดลง ส่งผลให้รากโค้งงอขณะเจริญเติบโตแทนที่จะเจริญเติบโตตรง[ 6 ]
เช่นเดียวกับโฟโตโทรปิซึมการตอบสนองแบบทิกโมโทรปิกในลำต้นต้องอาศัยแสง นักชีววิทยาพืช มาร์ค จาฟเฟ ได้ทำการทดลองเบื้องต้นง่ายๆ โดยใช้ต้นถั่วลันเตา ซึ่งนำไปสู่ข้อสรุปนี้[ 7 ]เขาพบว่าเมื่อเขาตัดหนวดของต้นถั่วลันเตาออกแล้ววางไว้ในที่ที่มีแสง จากนั้นสัมผัสด้านใดด้านหนึ่งซ้ำๆ หนวดก็จะเริ่มม้วนงอ อย่างไรก็ตาม เมื่อทำการทดลองเดียวกันนี้ในที่มืด หนวดจะไม่ม้วนงอ
แม้ว่าในอดีตจะเชื่อกันว่าการตอบสนองแบบทิกโมโทรปิกสามารถอธิบาย ปฏิสัมพันธ์ระหว่าง เชื้อราที่สร้างไลเคนกับเซลล์สาหร่าย ในระหว่างการสร้าง ความสัมพันธ์แบบพึ่งพาอาศัยกันได้ แต่การวิจัยได้แสดงให้เห็นว่าไม่ใช่เช่นนั้น ในการศึกษาในปี 2009 เกี่ยวกับเชื้อราไลเคนCladonia grayiพบว่าเชื้อราแสดงการตอบสนองการเจริญเติบโตที่โดดเด่นโดยมีการแตกแขนงด้านข้างเพิ่มขึ้นเฉพาะเมื่อพบกับสาหร่ายที่เป็นคู่หูที่เข้ากันได้คือAsterochloris sp. เท่านั้น แต่จะไม่เกิดขึ้นเมื่อพบกับลูกปัดแก้วที่มีขนาดใกล้เคียงกันหรือสิ่งมีชีวิตสังเคราะห์แสงอื่นๆ สิ่งนี้บ่งชี้ว่าแทนที่จะเป็นการตอบสนองเชิงกล (ทิกโมโทรปิก) ต่อการสัมผัสทางกายภาพอย่างง่ายๆ รูปแบบการเจริญเติบโตของเชื้อราแสดงถึงการตอบสนองการรับรู้ทางชีวภาพที่เฉพาะเจาะจงระหว่างคู่หูที่เข้ากันได้ เชื้อราสามารถยึดเกาะและเจริญเติบโตบนพื้นผิวต่างๆ รวมถึงลูกปัดแก้วได้ แต่ไม่แสดงรูปแบบการแตกแขนงที่เฉพาะเจาะจงที่พบในความสัมพันธ์แบบพึ่งพาอาศัยกันของไลเคนที่ประสบความสำเร็จ[ 8 ]
ในรากเหง้า
รากยังอาศัยการสัมผัสเพื่อนำทางผ่านดิน โดยทั่วไป รากจะมีปฏิกิริยาตอบสนองต่อการสัมผัสในเชิงลบ ซึ่งหมายความว่าเมื่อรากสัมผัสวัตถุ รากจะเจริญเติบโตออกห่างจากวัตถุนั้น ซึ่งช่วยให้รากสามารถเคลื่อนที่ผ่านดินได้โดยมีความต้านทานน้อยที่สุด ด้วยพฤติกรรมนี้ จึงกล่าวได้ว่ารากมีปฏิกิริยาตอบสนองต่อการสัมผัสในเชิงลบ งานวิจัยชี้ให้เห็นว่าการหลีกเลี่ยงสิ่งกีดขวางอย่างแข็งขันของรากนี้เกิดจากการขนส่งออกซินแบบมีขั้ว[ 9 ]ดูเหมือนว่าปฏิกิริยาตอบสนองต่อการสัมผัสจะสามารถเอาชนะปฏิกิริยาตอบสนองต่อแรงโน้มถ่วง ที่รุนแรง ของรากปฐมภูมิได้ชาร์ลส์ ดาร์วินทำการทดลองและพบว่าในรากถั่วที่ตั้งตรง การกระตุ้นด้วยการสัมผัสสามารถเบี่ยงเบนรากออกจากแนวตั้งได้
ความเข้าใจผิด
ต้น ไมยราบ (Mimosa pudica)เป็นที่รู้จักกันดีในเรื่องการเคลื่อนไหวของพืชที่รวดเร็วใบจะหุบและเหี่ยวลงเมื่อถูกสัมผัส อย่างไรก็ตาม นี่ไม่ใช่รูปแบบของทรอปิซึม (tropism ) แต่เป็นการเคลื่อนไหวแบบนาสติก (nastic movement) ซึ่ง เป็นปรากฏการณ์ที่คล้ายคลึงกันการเคลื่อนไหวแบบนาสติกเป็นการตอบสนองต่อสิ่งเร้า (เช่น อุณหภูมิ ความชื้น ความเข้มของแสง) โดยไม่ระบุทิศทาง และมักพบในพืช
ลิงก์ภายนอก
- การตอบสนองต่อการสัมผัสในหนวด