Geny sprzed 470 milionów pokazują, jak rośliny rozpowszechniły się na Ziemi

Naukowcy z Uniwersytetu Kopenhaskiego przeprowadzili badania, które mogą wyjaśnić, w jakich okolicznościach rośliny rozpowszechniły się na naszej planecie. Kluczową rolę w tym procesie prawdopodobnie odegrały dwa geny sprzed 470 milionów lat.
Geny sprzed 470 milionów pokazują, jak rośliny rozpowszechniły się na Ziemi

To właśnie dzięki nim rośliny były chronione przed infekcjami grzybiczymi. O tym, jak istotna była rola PEN1 i SYP122 możemy przekonać się z publikacji autorów dostępnej na łamach eLife. Rośliny ewoluowały bowiem od alg, zyskując w pewnym momencie zdolność do przetrwania na lądzie, co nastąpiło około pół miliarda lat temu. Od początku jedną z największych przeszkód w ich rozpowszechnieniu stanowiły grzyby. Dwa wspomniane geny stanowiły swego rodzaju asa w rękawie ówczesnych roślin.

Krótka historia roślin i grzybów

Odkryliśmy, że jeśli zniszczymy te dwa geny w naszym modelu roślinnym – rzodkiewniku pospolitym (Arabidopsis), otwieramy drzwi do wnikania patogennych grzybów. Stwierdziliśmy, że są one niezbędne do tworzenia tego korka przypominającego ścianę komórkową, który broni się przed grzybami. Co ciekawe, wydaje się, że jest to uniwersalny mechanizm obronny, który występuje u wszystkich roślin lądowych.

wyjaśnia jeden z autorów, Mads Eggert Nielsen

Jednym z obiektów zainteresowania naukowców była przedstawicielka gromady wątrobowców, ściśle powiązana z pierwszymi roślinami na Ziemi. W toku badań okazało się, iż wątrobowiec i rzodkiewnik ewoluowały w odmiennych kierunkach około 450 milionów lat temu, lecz nadal dzielą pewne funkcje genetyczne. Funkcje te zapewniają ochronę przed grzybami i najprawdopodobniej stanowiły klucz do przetrwania roślin na naszej planecie.

Oczywiście wojna między roślinami i grzybami nie trwała długo. Kiedy tym pierwszym brakowało składników odżywczych, między innymi fosforu i azotu, drugie nie miały problemu z dostępem do nich. Jednocześnie grzyby cierpiały na niedobór węglowodanów, dlatego symbioza roślin i grzybów umożliwiła im zaspokojenie potrzeb. Ale jaka w tym rola genów PEN1 i SYP122? Tworzona przez nie linia obrony nie ma na celu zabijania grzyba, lecz powstrzymanie go przed zainfekowaniem rośliny.

Współpraca, która wspiera zaskakującą teorię

Jak przyznaje Nielsen, ustalenia jego zespołu zapewniają paliwo dla teorii, w myśl której rośliny oswoiły grzyby, aby skolonizować ziemię. Z drugiej strony, współcześnie znane są mikroorganizmy zdolne do wywoływania chorób takich jak mączniak prawdziwy. Oznacza to, że w jakiś sposób udało im się ominąć bądź “wyłączyć” mechanizmy obronne roślin. Dalsze badania będą więc polegały na wyjaśnieniu, w jakich okolicznościach stało się to możliwe i znalezieniu potencjalnych sposobów na ochronę roślin.