Skip to main content
European Commission logo print header

Article Category

Wiadomości
Zawartość zarchiwizowana w dniu 2023-03-16

Article available in the following languages:

Transfer genów stymuluje ewolucję roślin

Naukowcy z Francji, USA i Wlk. Brytanii rzucili nowe światło na sposób, w jaki następuje wymiana genów między roślinami, stymulująca ich ewolucyjny rozwój. Odkrycia, zaprezentowane w czasopiśmie Current Biology, wskazują że enzymy kluczowe dla fotosyntezy są współdzielone prze...

Naukowcy z Francji, USA i Wlk. Brytanii rzucili nowe światło na sposób, w jaki następuje wymiana genów między roślinami, stymulująca ich ewolucyjny rozwój. Odkrycia, zaprezentowane w czasopiśmie Current Biology, wskazują że enzymy kluczowe dla fotosyntezy są współdzielone przez rośliny spokrewnione jedynie przez dalekich przodków, a cykl metaboliczny rośliny biorcy pochłonął geny, przyczyniając się do adaptacji. Badania zostały dofinansowane w części z grantu Marie Curie z budżetu Siódmego Programu Ramowego (7PR) UE. Większość naukowców jest przekonana, że przekazywanie genów z rodziców na potomstwo, niezależnie od tego czy są to zwierzęta czy rośliny, przyczynia się do ich ewolucji. Wiadomo, że zmiany genetyczne ujawniają się poprzez ten proces. Aczkolwiek w toku najnowszych badań, naukowcy z Uniwersytetu Browna w USA, Laboratoire Evolution et Diversité Biologique we Francji, Uniwersytetu w Liverpoolu i Uniwersytetu w Sheffield w Wlk. Brytanii zidentyfikowali sposób, w jaki geny przechodzą z jednej rośliny do drugiej między gatunkami, które są spokrewnione jedynie przez dalekich przodków. Naukowcy zaobserwowali, że zgrupowanie traw przenosiło geny wiele razy w ciągu milionów lat, a transferowane geny odegrały kluczową rolę w mechanizmie fotosyntetycznym roślin. Widać to w szczególności na przykładzie roślin C4, występujących w gorących i tropikalnych klimatach. Rośliny te stanowią również 20% pokrywy roślinnej naszej planety. "Wedle naszej wiedzy to pierwszy przypadek, kiedy geny jądrowe będące przedmiotem transferu między roślinami wbudowały się w główny metabolizm i przyczyniły się do ewolucji nowej cechy, w tym przypadku fotosyntezy C4" - wyjaśnia dr Pascal-Antoine Christin z Wydziału Ekologii i Biologii Ewolucyjnej Uniwersytet Browna. Naukowcy przeanalizowali rodowód dwóch genów kodujących enzymy, które stanowią integralną część fotosyntezy C4: karboksylazę fosfoenolopirogronianową (ppc) i karboksykinazę fosfoenolopirogronianową (pck). Zbadali również historyczną obecność i funkcję enzymów w Alloteropsis, pospolitej i najczęściej badanej trawie. Zespół najpierw poddał analizie geny blisko spokrewnionych gatunków, trzech roślin C4 (Alloteropsis angusta, Alloteropsis cimicina i Alloteropsis semialata) i jednej rośliny C3 (Alloteropsis eckloniana). Celem naukowców było zyskanie wiedzy o ewolucyjnej historii genów ppc i pck, występujących u wspólnego przodka C3, które, jak uznano, zostały zaadoptowane, aby stymulować fotosyntezę u roślin potomnych C4. "Ludzie zastanawiali się nad sposobem ewoluowania tych genów" - stwierdził dr Christin. "Ogólne założenie było takie, że przodek posiadał te geny, ale nie brały one udziału w fotosyntezie, a przez uległy później modyfikacji, aby stać się czynnikami fotosyntezy C4." Naukowcy zbadali rośliny C4, których enzym ppc był potrzebny do syntezy oraz rośliny, których enzym był obecny, ale nie miał żadnego wpływu na fotosyntezę. Badacze postawili hipotezę, że zważywszy na wspólne pochodzenie, enzymy ppc wykorzystywane w fotosyntezie C4 są blisko spokrewnione z genami, które nie są fotosyntetyczne, blisko spokrewnionych roślin C3. Odkryli natomiast, że geny ppc biorące udział w fotosyntezie C4 są blisko spokrewnione z genami ppc innych gatunków C4, które nie są blisko spokrewnione ani filogenetycznie ani poprzez drzewo genealogiczne. Zespół odkrył również, że rośliny współdzielące enzymy fotosyntetyczne ppc rozdzieliły się aż 20 mln lat temu. Zatem mimo różnic wśród przodków, naukowcy rozpoznali wymianę genów. "Dawno już poznaliśmy sposób, w jaki ewolucyjne adaptacje przechodziły z rodziców na potomstwo" - stwierdził dr Colin Osborne z Uniwersytetu w Sheffield, współautor artykułu. "Teraz odkryliśmy, że w przypadku roślin, mogą być one przenoszone między dalekimi kuzynami bez bezpośredniego kontaktu między gatunkami." Profesor Erika Edwards z Uniwersytetu Browna dodaje: "Fascynujące jest to, że te geny przenoszą się z rośliny na rośliny w sposób, jakiego dotychczas nie zaobserwowaliśmy. Między tymi roślinami nie ma relacji żywiciel - pasożyt, która zwykle ma miejsce, kiedy obserwujemy tego typu przepływ genów."Więcej informacji: Uniwersytet w Sheffield: http://www.shef.ac.uk/ Current Biology: http://www.cell.com/current-biology/

Kraje

Francja, Zjednoczone Królestwo, Stany Zjednoczone