La Venere acchiappamosche (Dionaea muscipula) è una pianta carnivora che rinchiude le sue prede utilizzando foglie modificate come trappola. Durante questo processo, segnali elettrici noti come potenziali d'azione innescano la chiusura dei lobi fogliari. Un team interdisciplinare di scienziati ha ora dimostrato che questi segnali elettrici generano campi magnetici misurabili. Utilizzando magnetometri atomici, è stato possibile registrare questo biomagnetismo. "Si potrebbe dire che l'indagine è un po' come eseguire una risonanza magnetica negli esseri umani, " ha detto il fisico Anne Fabricant. "Il problema è che i segnali magnetici nelle piante sono molto deboli, il che spiega perché era estremamente difficile misurarli con l'aiuto di vecchie tecnologie."

Sappiamo che nel cervello umano, le variazioni di voltaggio in alcune regioni derivano da un'attività elettrica concertata che viaggia attraverso le cellule nervose sotto forma di potenziali d'azione. Tecniche come l'elettroencefalografia (EEG), la magnetoencefalografia (MEG) e la risonanza magnetica (MRI) possono essere utilizzate per registrare queste attività e diagnosticare i disturbi in modo non invasivo. Quando le piante sono stimolate, generano anche segnali elettrici, che può viaggiare attraverso una rete cellulare analoga al sistema nervoso umano e animale.

Un team interdisciplinare di ricercatori della Johannes Gutenberg University Mainz (JGU), l'Istituto Helmholtz di Magonza (HIM), il Biocentro della Julius-Maximilians-Universität di Würzburg (JMU), e il Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) di Berlino, Istituto nazionale di meteorologia della Germania, ha ora dimostrato che l'attività elettrica nella Venus flytrap è anche associata a segnali magnetici. "Siamo stati in grado di dimostrare che i potenziali d'azione in un sistema vegetale multicellulare producono campi magnetici misurabili, qualcosa che non era mai stato confermato prima, " ha detto Anne Fabricant, un dottorando nel gruppo di ricerca del professor Dmitry Budker presso JGU e HIM.

La trappola della Dionaea muscipula consiste in foglie bilobate che intrappolano con peli sensibili, quale, quando viene toccato, innescare un potenziale d'azione che attraversa l'intera trappola. Dopo due stimoli successivi, la trappola si chiude e ogni potenziale insetto preda viene rinchiuso al suo interno e successivamente digerito. interessante, la trappola è eccitabile elettricamente in una varietà di modi:oltre a influenze meccaniche come contatto o lesioni, energia osmotica, ad esempio carichi di acqua salata, e l'energia termica sotto forma di calore o freddo può anche innescare potenziali d'azione. Per il loro studio, il team di ricerca ha utilizzato la stimolazione termica per indurre potenziali d'azione, eliminando così fattori potenzialmente di disturbo come il rumore di fondo meccanico nelle loro misurazioni magnetiche.

Biomagnetismo:rilevamento di segnali magnetici da organismi viventi

Sebbene il biomagnetismo sia stato relativamente ben studiato negli esseri umani e negli animali, finora sono state fatte pochissime ricerche equivalenti nel regno vegetale, utilizzando solo magnetometri a dispositivo di interferenza quantistica superconduttrice (SQUID), strumenti ingombranti che devono essere raffreddati a temperature criogeniche. Per l'esperimento in corso, il team di ricerca ha utilizzato magnetometri atomici per misurare i segnali magnetici della Venus flytrap. Il sensore è una cella di vetro riempita con un vapore di atomi alcalini, che reagiscono a piccoli cambiamenti nell'ambiente del campo magnetico locale. Questi magnetometri a pompa ottica sono più interessanti per le applicazioni biologiche perché non richiedono il raffreddamento criogenico e possono anche essere miniaturizzati.

I ricercatori hanno rilevato segnali magnetici con un'ampiezza fino a 0,5 picotesla dalla Venus flytrap, che è milioni di volte più debole del campo magnetico terrestre. "La grandezza del segnale registrata è simile a quella osservata durante le misurazioni di superficie degli impulsi nervosi negli animali, " ha spiegato Anne Fabricant. I fisici della JGU mirano a misurare segnali ancora più piccoli provenienti da altre specie di piante. In futuro, tali tecnologie non invasive potrebbero essere potenzialmente utilizzate in agricoltura per la diagnostica delle piante coltivate, rilevando le risposte elettromagnetiche agli sbalzi di temperatura, parassiti, o influssi chimici senza dover danneggiare gli impianti mediante elettrodi.