Неке биљке могу да преживе месецима без воде, да би после кратког пљуска поново постале зелене. Недавна студија Универзитета у Бону и Мичигену показује да то није последица „чудотворног гена“. Тачније, ова способност је последица читаве мреже гена, од којих су скоро сви присутни и у рањивијим варијантама. Резултати су се већ појавили на мрежи у Тхе Плант Јоурнал.
У својој студији, истраживачи су пажљиво погледали врсту која је дуго проучавана на Универзитету у Бону - биљку која васкрсава Цратеростигма плантагинеум. Сасвим оправдано носи своје име: У време суше, неко би могао помислити да је мртав. Али чак и после месеци суше, мало воде је довољно да га оживи. „У нашем институту већ дуги низ година проучавамо како биљка то ради“, објашњава проф. др Доротеа Бартелс са Института за молекуларну физиологију и биотехнологију биљака (ИМБИО) Универзитета у Бону.
Њена интересовања укључују гени који су одговорни за толеранцију на сушу. Постајало је све јасније да ова способност није резултат једног „чудотворног гена“. Уместо тога, укључен је велики број гена, од којих се већина налази и код врста које се не носе тако добро са сушом.
Биљка има осам копија сваког хромозома
У тренутној студији, Бартелов тим, заједно са истраживачима са Универзитета у Мичигену (САД), анализирао је комплетан геном Цратеростигма плантагинеум. А ово је изграђено прилично сложено: док већина животиња има две копије сваког хромозома - једну од мајке, једну од оца - Кратеростигма има осам. Такав „осмоструки“ геном назива се и октоплоид. Насупрот томе, ми људи смо диплоидни.
„Овакво умножавање генетских информација може се приметити код многих постројења који су еволуирали под екстремни услови“, каже Бартелс. Али зашто је то тако? Вероватан разлог: ако је ген присутан у осам копија уместо у две, у принципу се може очитати четири пута брже. Октоплоидни геном стога може омогућити да се велике количине потребног протеина производе веома брзо. Чини се да је ова способност такође важна за развој отпорност на сушу.
У Цратеростигми, неки гени повезани са већом толеранцијом на сушу се још више реплицирају. То укључује такозване ЕЛИП-ове — акроним је скраћеница за „протеини који се индуцирају раним светлом“, пошто се светлом брзо укључују и штите од оксидативног стреса. Јављају се у великом броју копија код свих врста отпорних на сушу.
„Цратеростигма има близу 200-ЕЛИП гена који су скоро идентични и налазе се у великим кластерима од десет или двадесет копија на различитим хромозомима“, објашњава Бартелс. Биљке отпорне на сушу стога вероватно могу да се ослањају на широку мрежу гена које могу брзо да регулишу у случају суше.
Врсте осетљиве на сушу обично имају исте гене - иако у мањем броју копија. Ово такође није изненађујуће: семе и полен већине биљака често и даље могу да клијају након дугих периода без воде. Дакле, они такође имају генетски програм заштите од суше. „Међутим, овај програм се обично искључује приликом клијања и не може се поново активирати након тога“, објашњава ботаничар. „У биљкама васкрсења, насупрот томе, он остаје активан.
Већина врста "може" толерисати сушу
Толеранција на сушу је, дакле, нешто што велика већина биљака „може“. Гени који дају ову способност вероватно су се појавили веома рано у току еволуције. Међутим, ове мреже су ефикасније код врста отпорних на сушу и, штавише, нису активне само у одређеним фазама животног циклуса.
Међутим, ни свака ћелија у Цратеростигма плантагинеум нема исти „програм за сушу“. То су показали истраживачи са Универзитета у Дизелдорфу, који су такође били укључени у студију. На пример, различити гени мреже суше активни су у корену током исушивања него у листовима. Овај налаз није неочекиван: листови, на пример, морају да се заштите од штетног дејства сунца. У томе им помажу, на пример, ЕЛИП. Уз довољно влаге, биљка формира фотосинтетичке пигменте који бар делимично апсорбују зрачење. Ова природна заштита углавном не успева током суше. Корени, насупрот томе, не морају да брину о опекотинама од сунца.
Студија побољшава разумевање зашто неки врста тако мало пате од суше. Дугорочно, то би стога могло допринети узгоју усева као што су пшеница или кукуруз који се боље носе са суша. У време климатских промена, вероватно ће за њима у будућности бити већа потражња него икада.