• Разные виды злаков обмениваются генами без всякой генной инженерии.Вокруг Света. Украина
    Наука
    Воскресенье, 25 апреля 2021

    Разные виды злаков обмениваются генами без всякой генной инженерии

    Еще 20 лет назад считалось, что естественный обмен генами возможен только у бактерий, но не у более сложных животных и растений.

    Биологи десятилетиями знали, что одноклеточные организмы, такие как бактерии, способны захватывать генетический материал из окружающей среды и включать его в свои геномы. Этот процесс, известный как латеральный, или горизонтальный, перенос генов, играет важную роль в распространении антибиотикорезистентности бактерий.

    Еще 20 лет назад считалось, что такой перенос генов невозможен у организмов с более сложно устроенными клетками, известными как эукариоты — группа, включающая всех животных, растения и грибы. Но затем горизонтальный перенос был обнаружен у широкого круга животных и растений. Например, тли могут синтезировать красный грибной пигмент, чтобы избежать нападения хищников; грибы заимствуют друг у друга генетические инструкции по сборке психоактивных соединений; бабочки-белокрылки используют естественную защиту своих растений-хозяев против них самих.

    Недавнее исследование группы биологов из Университета Шеффилда, опубликованное в New Phytologist, показало, что подобный обмен широко распространен между сельскохозяйственными культурами и луговыми травами. Ученые провели настоящее детективное расследование, выясняя историю происхождение каждого гена в геномах нескольких видов злаков. Естественно, большинство генов передавалась из поколения в поколение, меняясь в ходе эволюции вида. Однако иногда гены вдруг появлялись «ниоткуда». Чужеродная ДНК была обнаружена в геномах 13 из 17 отобранных злаков, включая такие культуры, как кукуруза, просо и пшеница. Всего в исследовании обнаружили 170 перенесенных генов. При этом, хотя латеральный перенос генов оказался более распространен среди близкородственных видов, он не ограничивался только ими.

    Гены, передавшиеся от одних видов к другим, связаны с выработкой энергии, устойчивостью к стрессу и болезням, что потенциально дает растениям эволюционное преимущество, позволяя им расти быстрее, выше и сильнее.

    Механизм переноса в настоящее время до конца не ясен. В качестве основной рабочей гипотезы выдвинут контакт корневищами — подземными побегами, которые позволяют растениям размножаться вегетативным путем. Недавние наблюдения перемещения ДНК между кустами табака, привитыми друг к другу, подтверждают эту гипотезу.

    Широкое распространение горизонтального переноса между неродственными вилами растений заставляет по-новому взглянуть на возможные последствия генно-инженерных экспериментов. С одной стороны, если злаковые культуры уже делают это естественным образом, то почему бы и нам не делать этого? Тем более, что исследование показывает: злаки обмениваются генами независимо от того, насколько они близки генетически. С другой — любой высокоэффективный ген, внедренный в модифицированную сельскохозяйственную культуру, может в конечном итоге ускользнуть в дикие виды, создав, к примеру, суперустойчивый к любым воздействиям сорняк.

    В конечном итоге, поняв в деталях, как происходит латеральный перенос генов в злаках, мы сможем использовать эти знания, чтобы, с одной стороны, естественным образом модифицировать сельскохозяйственные культуры, сделав их более устойчивыми к последствиям изменения климата, с другой – минимизировать нежелательные побочные последствия.

    Группа исследователей из Германии и Великобритании разработала технологию вирусных векторов, которая позволяет оперативно внедрять в растения требуемые гены.

    По материалам The Conversation и New Scientist

    Читайте также:

    Прокариоты и эукариоты: что это такое и в чем между ними разница

    Биологи выяснили, откуда у растения-мухоловки память