Pasożytnicze rośliny kradną geny swoim żywicielom

2019-07-23, 17:10 aktualizacja: 2019-07-23, 17:11
Łódź, 26.02.2013. Laboratorium badawczo-rozwojowe biotechnologicznych produktów leczniczych firmy Mabion SA przy ul. Fabrycznej. Fot. PAP/ Grzegorz Michałowski
Łódź, 26.02.2013. Laboratorium badawczo-rozwojowe biotechnologicznych produktów leczniczych firmy Mabion SA przy ul. Fabrycznej. Fot. PAP/ Grzegorz Michałowski
Kanianki – pasożytnicze rośliny z rodziny powojowatych – kradną geny swoim żywicielom i wykorzystują je do pobierania pokarmu oraz osłabiania funkcji obronnych gospodarzy – informuje czasopismo „Nature Plants”.

Naukowcy z Uniwersytetu Stanu Pensylwania oraz Instytutu Politechnicznego i Uniwersytetu Stanowego Wirginii (USA) zidentyfikowali w genomie kanianki 108 funkcjonalnych genów, które znalazły się tam w wyniku transferu horyzontalnego. Są one odpowiedzialne m.in. za budowę ssawek, mechanizmy obronne, metabolizm aminokwasów, a nawet wyciszanie funkcji obronnych żywicieli.

„Zaprezentowaliśmy najbardziej spektakularny przypadek funkcjonalnego horyzontalnego transferu genów wśród złożonych organizmów” – komentuje jeden z badaczy, prof. Claude dePamphilis.

Według specjalistów horyzontalny transfer genów, czyli przemieszczanie się materiału genetycznego pomiędzy organizmami różnych gatunków, jest bardzo powszechny wśród mikrobów i stanowi główną drogę nabywania antybiotykooporności przez bakterie. Rzadko obserwuje się go jednak wśród złożonych organizmów, np. roślin, a jeszcze rzadziej zdarza się, by przeniesiony materiał genetyczny bywał wykorzystywany w konkretnych celach.

Tymczasem u kanianki, która jest pasożytem całkowitym – nie potrafi samodzielnie przeprowadzać fotozyntezy i czerpie energię wyłącznie od żywicieli – skradzione geny pełnią rozmaite, przydatne funkcje. Nie tylko ułatwiają pobieranie wody i pokarmu, ale pomagają również "pacyfikować" gospodarza.

18 spośród odkrytych genów wchodzi w skład genomu wszystkich gatunków kanianek, co sugeruje, że zostały one skradzione już dawno temu przez wspólnego przodka tych roślin. Przetrwały prawdopodobnie ze względu na swoją funkcjonalność i przyczyniły się do rozprzestrzenienia pasożytów.

Badacze zidentyfikowali też 42 fragmenty genomu, które pochodzą z horyzontalnego transferu genów, ale nie pełnią żadnych istotnych funkcji.

"Ponieważ tak wielka pula materiału genetycznego pochodzi z horyzontalnego transferu genów, podejrzewamy, że rośliny pasożytnicze nie są w stanie go filtrować. To selekcja naturalna pomaga zachować użyteczne geny i wyeliminować niepotrzebne fragmenty" – twierdzi prof. dePamphilis.

Naukowcy sprawdzają teraz, jak właściwie dochodzi do przeniesienia materiału genetycznego z żywiciela na pasożyta. Chcą też wiedzieć, czy jest to transfer jednokierunkowy, czy może żywiciel również pobiera materiał genetyczny od swojego prześladowcy.

"Chcielibyśmy wiedzieć, jak bardzo rozpowszechniony jest horyzontalny transfer genów. Badaliśmy jedynie kanianki – jeden spośród 4 tys. gatunków roślin pasożytniczych. Czy horyzontalny transfer funkcjonalnych genów zachodzi w takim samym stopniu u innych gatunków? Czy jest możliwy u roślin niepasożytniczych? Wśród innych złożonych organizmów? To może być wierzchołek góry lodowej" – podsumowuje profesor.

O badaniu można przeczytać pod adresem: https://www.nature.com/articles/s41477-019-0458-0. (PAP)

ooo/ zan/