Przedstawiciele rodzaju Ceratopteris. Przedstawiciele rodzaju Ceratopteris. Shutterstock
Środowisko

Rośliny handlują genami i tworzą innowacje

Odkryto właśnie, że rośliny okrytonasienne potrafiły wykorzystywać „stare” geny do nowych celów. A paprocie podbierały przydatne geny u innych organizmów.

Sekwencjonowanie całych roślinnych genomów wiąże się z ogromnym nakładem czasowym i finansowym. Dlatego robi się tak przede wszystkim z roślinami użytkowymi – tymi, których analiza przynosi wymierne korzyści. Naukowcy analizowali więc genomy kukurydzy, ryżu czy pszenicy, ale sagowce czy paprocie pozostawały poza ich zasięgiem. Niedawno ta sytuacja się zmieniła i całe szczęście, bo wyniki sekwencjonowań – opisane w „Science” – dostarczyły wielu zaskakujących danych.

Trudno wyobrazić sobie świat bez kwiatów i owoców, jednak rośliny okrytonasienne, które je produkują, to nowicjusze na ziemskiej skali ewolucji, którzy pojawili się ok. 134 mln lat temu, czyli ponad 220 mln lat po produkujących zarodniki paprociach. Dlatego dotychczas uczeni spodziewali się, że geny odpowiadające za regulację kwitnienia, kształtów kwiatów czy kiełkowania nasion to genetyczne innowacje, o jakich nie mogło być mowy w czasach dinozaurów. Zsekwencjonowawszy genom paproci przekonali się jednak, że byli w błędzie. Te wytwarzające zarodniki rośliny tkankowe posiadały w swoim DNA instrukcje kodujące cechy kwiatów. Jak to możliwe? Otóż geny zidentyfikowane u paproci pełniły w tkankach gospodarzy inne funkcje – również powiązane z reprodukcją. Na przykład – odpowiadały za dojrzewanie zarodników.

To przełomowe odkrycie ujawniło, że ewolucyjne innowacje zachodzą nie tylko na drodze selekcji lub mutacji. Gatunki mogą również wykorzystywać „stare produkty” do nowych celów. To jednak nie koniec rewelacji.

Dotychczas uczeni sądzili, że w DNA paproci dawno temu doszło do tzw. duplikacji całego genomu. Zjawisko to zachodzi np. wtedy, gdy przed połączeniem gamet nie dojdzie do typowej redukcji materiału genetycznego i miałoby tłumaczyć, dlaczego paprocie cechują się ponadprzeciętnie obszernym genomem. Analizując DNA tych roślin, uczeni nie znaleźli jednak śladów, które świadczyłyby o zajściu tego zjawiska. Odkryli za to cechy sugerujące, że w przeszłości u roślin dochodziło do bardziej zaskakujących procesów. Mianowicie – do horyzontalnego transferu genów.

Jest to mechanizm występujący np. u bakterii, polegający na tym, że organizmy – również przedstawiciele odmiennych gatunków – mogą wymieniać się genami. Zyskują wtedy potencjalne korzyści – produkują toksyny, których wcześniej nie umiały wytwarzać czy stają się odporne na czynniki, jakie wcześniej by je uśmierciły. Uczeni ustalili, iż paprocie wykorzystywały ten sam mechanizm, pobierając geny od grzybów i bakterii. Na przykład u przedstawicieli rodzaju Ceratopteris wykryto 36 genów pochodzących od mikroorganizmów, kodujących cytotoksynę przydatną roślinie do ochrony przed patogenami lub roślinożercami.

Ta strona do poprawnego działania wymaga włączenia mechanizmu "ciasteczek" w przeglądarce.

Powrót na stronę główną