Σύμφωνα με έκθεση που δημοσιεύτηκε στο eLife, οι αμυντικοί μηχανισμοί που χρησιμοποιούν τα φυτά για να αναγνωρίσουν και να ανταποκριθούν σε ένα κοινό παράσιτο, την κάμπια, που εξελίχθηκε από ένα μόνο γονίδιο που εξελίχθηκε σε εκατομμύρια χρόνια, αναφέρει Πύλη Phys.org.
Μια μελέτη από επιστήμονες της Ουάσιγκτον έδειξε ότι ορισμένα φυτά, όπως η σόγια, έχουν χάσει αυτό το προστατευτικό γονίδιο με την πάροδο του χρόνου, αλλά οι ειδικοί προτείνουν ότι η επανεισαγωγή του γονιδίου (μέσω της αναπαραγωγής, της γενετικής μηχανικής) μπορεί να βοηθήσει στην προστασία της καλλιέργειας από την αποτυχία της καλλιέργειας.
Η κατάσταση της υγείας ενός φυτού εξαρτάται από το ανοσοποιητικό σύστημα που κληρονομεί. Στα φυτά, αυτό σημαίνει ότι κληρονομούνται ορισμένοι τύποι υποδοχέων αναγνώρισης προτύπων που μπορούν να ανιχνεύσουν διάφορα παθογόνα και πεπτίδια και να πυροδοτήσουν μια κατάλληλη ανοσολογική απόκριση.
Η κληρονομικότητα των σωστών τύπων υποδοχέων αναγνώρισης προτύπων θα μπορούσε να επιτρέψει στα φυτά να αναγνωρίσουν τις απειλές και να αντιμετωπίσουν ασθένειες και παράσιτα.
Για να καλύψει αυτό το κενό, η ομάδα ξεκίνησε να εντοπίσει τα βασικά εξελικτικά γεγονότα που επέτρεψαν στα φυτά να ανταποκριθούν σε μια κοινή απειλή: την κάμπια. Τα είδη οσπρίων, συμπεριλαμβανομένων των φασολιών και των μαυρομάτικων, ήταν ήδη γνωστό ότι έχουν μια μοναδική ικανότητα να ανταποκρίνονται στα πεπτίδια που παράγονται στο στόμα των κάμπιων καθώς ροκανίζουν τα φύλλα των φυτών.
Οι επιστήμονες μελέτησαν λεπτομερώς τα γονιδιώματα αυτής της ομάδας φυτών για να δουν εάν ένας κοινός υποδοχέας αναγνώρισης προτύπων που ονομάζεται υποδοχέας inceptin (INR) έχει αλλάξει κατά τη διάρκεια εκατομμυρίων ετών, αποκτώντας ή χάνοντας την ικανότητα να αναγνωρίζει τις κάμπιες.
Βρήκαν ότι ένα μόνο γονίδιο υποδοχέα ηλικίας 28 εκατομμυρίων ετών ταιριάζει απόλυτα με την ανοσολογική απόκριση των φυτών στα πεπτίδια της κάμπιας. Βρήκαν επίσης ότι ανάμεσα στους απογόνους των παλαιότερων φυτικών προγόνων που ανέπτυξαν για πρώτη φορά το γονίδιο του υποδοχέα, υπάρχουν αρκετά είδη που δεν μπορούν να ανταποκριθούν στα πεπτίδια της κάμπιας, δηλαδή έχουν χάσει αυτό το γονίδιο.
Για να κατανοήσουν πώς αυτό το αρχαίο γονίδιο απέκτησε την ικανότητα να αναγνωρίζει νέα πεπτίδια σε σύγχρονα παθογόνα, η ομάδα χρησιμοποίησε μια τεχνική που ονομάζεται ancestral sequencing, στην οποία συνδύασε πληροφορίες από όλους τους σύγχρονους υποδοχείς. γονίδια για την πρόβλεψη της αρχικής αλληλουχίας σε ηλικία 28 εκατομμυρίων ετών. Αυτός ο κληρονομικός υποδοχέας ήταν σε θέση να ανταποκριθεί στα πεπτίδια της κάμπιας. Ωστόσο, μια ελαφρώς παλαιότερη έκδοση με 16 αλλαγές στην αλληλουχία των υποδοχέων απέτυχε.
Αυτό Η γενετική ιστορία, μαζί με μοντέλα υπολογιστών που δείχνουν πόσο μπορεί να διέφεραν οι αρχαίες και οι σύγχρονες δομές των υποδοχέων, παρέχουν ενδείξεις για το πώς εξελίχθηκε ο υποδοχέας. Αυτό υποδηλώνει ότι πριν από περισσότερα από 32 εκατομμύρια χρόνια, ένα βασικό νέο ένθετο γονιδίου εισήχθη στο γονιδίωμα ενός προγονικού φυτού, ακολουθούμενο από την ταχεία εξέλιξη διαφορετικών μορφών του νέου υποδοχέα. Μία από αυτές τις μορφές απέκτησε την ικανότητα να ανταποκρίνεται στα πεπτίδια της κάμπιας και αυτή τη νέα ικανότητα μοιράζονται πλέον δεκάδες απογόνους οσπρίων.
Στο μέλλον, οι επιστήμονες ελπίζουν να μάθουν περισσότερα για τις διαδικασίες σε επίπεδο γονιδιώματος που δημιουργούν νέα ποικιλία υποδοχέων και εντοπίζουν άγνωστους ακόμη ανοσοϋποδοχείς σε ομάδες φυτών. Όσο όλο και περισσότεροι Με τα γονιδιωματικά δεδομένα, τέτοιες προσεγγίσεις θα εντόπιζαν υποδοχείς «που λείπουν» που είναι χρήσιμα χαρακτηριστικά για επανεισαγωγή στα φυτά για να βοηθήσουν στην προστασία των καλλιεργειών.