Naukowcy rzucają światło na sposób, w jaki kwiaty wytwarzają części męskie i żeńskie
Botanicy z Uniwersytetu w Leeds, Wlk. Brytania, pokazali zachodzącą ewolucję, śledząc jaką drogą mutacja genów ponad 100 milionów lat temu doprowadziła do wytwarzania przez kwiaty części męskich i żeńskich na wiele różnych sposobów. Obok zademonstrowania sposobu, w jaki różnorodność wywodzi się z takich genetycznych "pomyłek", badania powinny również skłonić do dalszego przyjrzenia się temu, jak rośliny wytwarzają kwiaty będące źródłem spożywanych przez nas owoców. Badania, których wyniki zaprezentowano niedawno w czasopiśmie Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), zostały częściowo dofinansowane z grantu sieci badawczo-szkoleniowej Marie Curie Siódmego Programu Ramowego (7PR) UE. W wielu roślinach gen zaangażowany w wytwarzanie męskich i żeńskich organów przeszedł duplikację, tworząc dwie, bardzo podobne kopie. Na przykład w przypadku gęsiówki (Arabidopsis) jedna kopia nadal wytwarza męskie i żeńskie części, natomiast druga pełni całkowicie nową rolę, mianowicie powoduje otwarcie się torebek nasiennych. Podobnie w przypadku lwich paszcz (Antirrhinum), obydwa geny są nadal powiązane z organami płciowymi, ale jedna kopia wytwarza wyłącznie żeńskie części, pełniąc nadal niewielką rolę w męskich organach, podczas gdy druga może wytwarzać jedynie części męskie. "Lwie paszcze znajdują się na granicy podziału zadań wytwarzania organów męskich i żeńskich między te dwa geny, czyli w kluczowym momencie procesu ewolucyjnego" - mówi kierownik badań Brendan Davies, profesor Rozwoju Roślin na Wydziale Nauk Biologicznych Uniwersytetu w Leeds. "Więcej genów z odmiennymi funkcjami zapewnia organizmowi dodatkową złożoność i otwiera drogę do różnicowania się i tworzenia nowych gatunków." Odtwarzając ewolucyjne "drzewo" roślin kwitnących, naukowcy ustalili, że duplikacja genu nastąpiła około 120 milionów lat temu. Niemniej mutacja, która oddziela sposoby w jakie lwie paszcze i gęsiówki wykorzystują ten dodatkowy gen pojawiła się około 20 milionów lat później. Naukowcy odkryli, że odmienne zachowanie genu w każdej roślinie jest powiązane z jednym aminokwasem. Mimo iż geny wyglądają bardzo podobnie, niektóre kodowane przez nie białka nie posiadają tego aminokwasu. Zdaniem naukowców, kiedy aminokwas jest obecny, aktywność białka ogranicza się jedynie do męskich części, a kiedy go nie ma białko jest w stanie wchodzić w interakcje z szeregiem innych białek zaangażowanych w budowanie kwiatów, co pozwala mu wytwarzać części zarówno męskie, jak i żeńskie. "Niewielka mutacja genu skłania mechanizm rośliny do wstawienia dodatkowego aminokwasu i ta mała zmiana wprowadza zasadniczą różnicę w sposobie, w jaki rośliny kontrolują swoje organy reprodukcyjne" - wyjaśnia profesor Davies. Stwierdza, że ten proces stanowi "ewolucję w toku", ale przestrzegł, że "nie wiemy jeszcze, czy ta mutacja okaże się ślepą uliczką i się zatrzyma, czy też doprowadzi do dalszych złożoności". Mimo to profesor Davies stwierdził, że badania "stanowią doskonały przykład tego, jak przypadkowa niedoskonałość wywołuje ewolucyjną zmianę", podkreślając że "gdybyśmy żyli w doskonałym świecie, to byłby on znacznie mniej interesujący, bez różnorodności i szansy na pojawienie się nowych gatunków". Naukowcy planują badanie interakcji białek, które umożliwiają wytwarzanie zarówno męskich, jak i żeńskich części w ramach dalszej analizy podstaw genetycznych wytwarzania kwiatów przez rośliny.
Kraje
Zjednoczone Królestwo