Rozwiązanie odwiecznej tajemnicy supergenu
Naukowcy wspierani przez finansowany ze środków Unii Europejskiej projekt SuperGenE rozwiązali odwieczną zagadkę dotyczącą sprawnego zapylania krzyżowego kwiatów. Ich zaskakujące wnioski dotyczące różnic w długości na poziomie DNA zostały opublikowane na łamach czasopisma naukowego „Current Biology”. Fakt, że niektóre gatunki roślin wykształcają dwa rodzaje kwiatów – kwiatostany wyposażone w dłuższe męskie oraz krótsze żeńskie części płodne oraz drugi rodzaj z odwrotną konfiguracją, był znany badaczom już od XVI wieku. Niektóre kwiatostany są wyposażone przez naturę w słupki o długich szyjkach, stanowiące część żeńskich części płodnych, a także niskie pylniki, będące elementami męskich narządów rozrodczych. Inne kwiaty z kolei charakteryzują się krótszymi szyjkami oraz pylnikami na dużej wysokości. Charles Darwin był pierwszym badaczem, który zasugerował, że różnorodność ta sprzyja skutecznemu i sprawnemu zapylaniu krzyżowemu przez owady. Z kolei pierwsi genetycy wykazali, że dwupostaciowość jest czynnikiem dziedzicznym oraz że potencjalnie może być kontrolowana przez pojedynczy region chromosomalny, który potencjalnie może zawierać supergen, czyli część chromosomu składająca się z gromady blisko powiązanych ze sobą genów, które są dziedziczone wspólnie. Dotychczas jednak nikomu nie udało się zsekwencjonować tego supergenu.
Supergen o zróżnicowanej długości
Zespół badawczy wykorzystał nowoczesne metody sekwencjonowania DNA w celu zidentyfikowania supergenu odpowiedzialnego za dwupostaciowość w kwiatach lnu zwyczajnego (Linum tenue). Ku swojemu zaskoczeniu badacze odkryli, że supergen odpowiedzialny za zróżnicowanie długości męskich i części płodnych sam może charakteryzować się różną długością. Dominująca forma supergenu obejmuje blisko 260 000 par zasad DNA, które nie występują w formie recesywnej. Sekwencja złożona z tych 260 000 par zasad zawiera szereg genów, które mogą powodować zmienność długości części płodnych. Odkrycia badaczy wskazują, że różnice w długości sekwencji na poziomie DNA odgrywa ważną rolę w ewolucji kwiatów dwupostaciowych. „To odkrycie było dla nas dużym zaskoczeniem, ponieważ wcześniej badaczom udało się odkryć podobny skład supergenu odpowiedzialnego za dwupostaciowość pierwiosnków bezłodygowych, w których ewoluował zupełnie niezależnie”, czytamy w wypowiedzi starszej autorki badania, prof. Tanji Slotte z Uniwersytetu Sztokholmskiego, organizacji odpowiedzialnej za realizację projektu SuperGenE, przytoczonej w informacji prasowej opublikowanej w witrynie internetowej uczelni. „Ewolucja nie tylko wielokrotnie doprowadziła do podobnej zmienności kwiatów pierwiosnków i lnu, ale także wykorzystała podobne rozwiązania genetyczne, aby to osiągnąć”, zauważa główna autorka badania Juanita Gutiérrez-Valencia, doktorantka na Uniwersytecie Sztokholmskim. Badania wspierane częściowo w ramach projektu SuperGenE (Supergene evolution in a classic plant system - bringing the study of distyly into the genomic era) rzucają nowe światło na to, w jaki sposób ewolucja prowadzi do powstania zbieżnych rozwiązań problemów związanych z adaptacją. Jak podsumowuje prof. Slotte: „Dwupostaciowość to po prostu mechanizm umożliwiający skuteczne zapylanie krzyżowe. Zrozumienie mechanizmów zapylania jest szczególnie ważne w dzisiejszych czasach, w dobie zmiany klimatu oraz trudności, jakim stawiają czoła zarówno rośliny, jak i owady zapylające”. Więcej informacji: projekt SuperGenE
Słowa kluczowe
SuperGenE, supergen, kwiat, zapylanie, zapylanie krzyżowe, DNA, dwupostaciowość, len zwyczajny, pierwiosnek bezłodygowy
