Как растения стали ворами ради выживания
Учёные обнаружили, что злаки способны «срезать путь» в эволюции, заимствуя гены у соседних растений. Исследование показывает, что дикие злаки естественным образом подвергаются генетической модификации, чтобы получить конкурентное преимущество.
Понимание этого механизма также может помочь учёным снизить риск «утечки» генов из ГМ-культур и появления так называемых «суперсорняков» — это происходит, когда гены из ГМ-культур передаются диким растениям, делая их устойчивыми к гербицидам.
Со времён Дарвина теория эволюции во многом основывалась на идее общего происхождения, где естественный отбор действует на гены, передаваемые от родителя к потомку. Однако исследователи из Департамента наук о животных и растениях Университета Шеффилда выяснили, что злаки нарушают эти правила. Горизонтальный перенос генов позволяет организмам обойти медленную эволюцию, «перепрыгнув в начало очереди» за счёт использования генов, полученных от неродственных видов.
«Злаки просто воруют гены и используют эволюционный ярлык», — заявил доктор Люк Даннинг.
«Они действуют как губка, впитывая полезную генетическую информацию от соседей, чтобы превзойти своих родственников и выжить во враждебных условиях, не тратя миллионы лет на выработку этих адаптаций».
Учёные изучили злаки — одни из самых важных в экономическом и экологическом плане растений на Земле, включая многие наиболее культивируемые культуры в мире: пшеницу, кукурузу, рис, ячмень, сорго и сахарный тростник.
В статье, опубликованной в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, объясняется, как учёные секвенировали и собрали геном злака Alloteropsis semialata.
Изучая геном этого злака, который встречается в Африке, Азии и Австралии, исследователи сравнили его примерно со 150 другими злаками (включая рис, кукурузу, просо, ячмень, бамбук и др.). Они выявили гены в Alloteropsis semialata, приобретённые горизонтально, сравнивая сходство последовательностей ДНК.
«Мы также собрали образцы Alloteropsis semialata из тропических и субтропических регионов Азии, Африки и Австралии, чтобы отследить, когда и где происходили эти переносы», — сказал доктор Даннинг.
«Подделка генов даёт злакам огромные преимущества, помогая адаптироваться к окружающей среде и выживать. Это исследование также показывает, что процесс не ограничен Alloteropsis semialata — мы обнаружили его у широкого спектра других видов злаков».
«Это исследование может заставить общество пересмотреть взгляд на ГМ-технологии, поскольку злаки естественным образом используют сходный процесс.
В конечном итоге эта работа также может помочь понять, как гены могут «убегать» из ГМ-культур в дикие виды или другие не-ГМ культуры, и предложить решения для снижения вероятности такого события».
Следующим шагом станет понимание биологического механизма, лежащего в основе этого явления. Для ответа на этот вопрос будут проведены дальнейшие исследования.