Botanicy odkryli, że szum genetyczny pobudza heterozję
Naukowcy z Centrum im. Johna Innesa w USA odkryli, że pewien stopień zmienności w aktywności genów zapewnia roślinom hybrydowym bodziec, którego potrzebują, aby bujniej się rozwijać. Badania, dofinansowane w części z grantu Marie Curie na szkolenia początkujących naukowców, uchylają rąbek tajemnicy dlaczego hybrydy w większości przypadków pozostawiają w tyle swoich rodziców. Wyniki badań zostały niedawno opublikowane w czasopiśmie Public Library of Science (PLoS) Biology. Jedną z największych zagadek, nad którą łamią sobie dzisiaj głowy botanicy jest powód, dla którego wśród hybryd międzygatunkowych pojawiają się dwie przeciwstawne cechy. Podczas gdy zwykle hybrydy są bujniejsze od rodziców - co naukowcy nazywają "heterozją" lub "wyższością hybrydy", niektóre są mniej bujne i płodne od swoich protoplastów, które to zjawisko znane jest pod nazwą "niższości hybryd". Jak dotąd pojawiło się już kilka opinii naukowych dotyczących powodów istnienia tych dwóch przeciwstawnych cech. W ramach ostatnich badań naukowcy przeanalizowali, w jaki sposób zmienność wpływa na ekspresję genów w dwóch gatunkach lwiej paszczy. Odkryli pewnego rodzaju "szum" genetyczny, który jest wywoływany przez zmienność w aktywności genów. Pewna część tej zmienności w aktywności genów zanika w czasie hybrydyzacji gatunków, co przekłada się na większą bujność. "To pierwsze badania, w ramach których analizowane są skutki zmienności w ekspresji genów dla zachowanych cech w blisko spokrewnionych gatunkach" - wyjaśnia współautor, profesor Enrico Coen z Centrum im. Johna Innesa. Zespół stwierdził, że udało mu się wykazać, iż aktywność specyficznych genów "może swobodnie zmieniać się w czasie ewolucji w ramach konkretnych granic poprzez mierzenie tej zmienności i jej wpływu na fenotyp", dodając, że "nawet jeśli taka zmienność może mieć niewielkie oddziaływanie fenotypowe patrząc na każdy locus osobno, zbiorowy wpływ zmienności w wielu genach może nabrać poważnego znaczenia". Poprzez wykazanie, w jaki sposób takie oddziaływanie mogłoby potencjalnie wywołać wyższość lub niższość hybrydy, naukowcy dostarczają nowych informacji na temat sprawności hybrydy. Zespół pracujący pod kierunkiem profesora Coena ocenił cechę, która wywołuje asymetrię kwiatów w dwóch blisko ze sobą spokrewnionych gatunkach lwiej paszczy. Mierząc aktywność dwóch kluczowych genów wraz z jej wpływem na asymetrię kwiatów, zespół ustalił, że podczas gdy zmienność ("szum") ma minimalny wpływ na gatunki w przypadku pojedynczego genu, zbiorowy wpływ na kilka genów może daleko sięgać, osłabiając w ten sposób ogólną sprawność organizmu. Zdaniem naukowców, podczas gdy naturalna selekcja może zawieść w eliminacji rozpoznanego szumu, hybrydyzacja może do pewnego stopnia być skuteczna w blokowaniu go. Hybrydy wykazują możliwości większej sprawności w zakresie podstawowych cech, np. we wzroście, ale w dłuższej perspektywie ujawnia się u nich również obniżona sprawność w innych cechach, takich jak rozmnażanie płciowe. "Poziomy ekspresji genów mogą swobodnie przemieszczać się w czasie ewolucji w określonych granicach" - podkreśla profesor Coen. "Niemniej kumulacyjne skutki zmienności wyjaśniają sprzeczne zjawisko wyższości i niższości hybryd." Odkryta przez naukowców heterozja dotyczy zarówno naturalnych gatunków, jak i udomowionych odmian. "Hodowcy już wiedzą, że nie ma magicznego genu heterozji, bo inaczej już by go wykorzystali" - mówi profesor Coen. "Wyniki naszych badań pokazują, w jaki sposób i dlaczego hybrydyzacja może mieć tak silny wpływ na sprawność."
Kraje
Zjednoczone Królestwo