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
Туристическое страхование часто воспринимается как дополнительная трата средств, которой можно избежать. Однако, это ошибочное представление,…
Открытие учетной записи на игровой площадке обычно вознаграждается подарком. Иногда клиенту для этого достаточно завести…
В мире виноделия существует напиток, который завоевал сердца многих гурманов своим уникальным вкусом и ароматом.…
Рынок азартных развлечений в Украине активно развивается, что заметно по регулярному пополнению списка легальных онлайн-казино.…
Туризм ради игры становится всё более популярным среди путешественников по всему миру. Казино уже давно…
Рассказываем о бонусах Vbet. Мы расскажем о разных видах поощрений - как стандартных для всех…