Учёные выявили генетический механизм, позволяющий некоторым растениям активно производить запах разлагающейся плоти. Исследование, опубликованное 8 мая в журнале Science, раскрывает, как единственный ген с небольшими модификациями позволяет растениям вырабатывать диметилдисульфид (DMDS) — химическое соединение, характерное для разлагающихся тканей животных.
Исследование, возглавляемое эволюционным биологом Юдаем Окуямой из Национального музея природы и науки в Токио, началось с изучения 30 видов растений рода Asarum (копытень). Учёные использовали секвенирование РНК для выявления генов, коррелирующих с производством DMDS. Для проверки гипотезы они внедрили гены-кандидаты в бактерии E. coli и обнаружили, что один и тот же ген присутствует в трёх далеко родственных семействах растений.
Ключевым элементом открытия стал особый вариант гена селен-связывающего белка (SBP). Этот «древний» ген присутствует в большинстве растений и животных, но в исследуемых растениях он эволюционировал таким образом, что производит фермент, превращающий побочные продукты белкового обмена в DMDS. Удивительно, что данный ген эволюционировал схожим образом как минимум в трёх неродственных семействах растений: копытне (Asarum), скунсовой капусте (Symplocarpus) и эврии японской (Eurya japonica).
DMDS обладает сильным запахом, который описывают как аромат гниющей плоти, ферментированного/маринованного редиса, сушёного мяса или человеческих фекалий. Растения используют этот запах для привлечения мух и некоторых жуков в качестве опылителей. В отличие от типичных отношений между растениями и опылителями, эта стратегия основана на обмане — растения не предлагают насекомым никакой награды за опыление.
Появление одной и той же мутации несколько раз в эволюционно удалённых группах растений указывает на сильное эволюционное давление. Интересно, что печально известные «трупные цветы» используют несколько иную стратегию для создания своего характерного запаха.
Лоренцо Капути, химический эколог из Института Макса Планка, высоко оценил это исследование. В сопроводительной статье в Science Капути отметил, что данная работа помещает взаимодействие растений и насекомых в эволюционный контекст, а повторное возникновение этого механизма указывает на сильное селективное давление.
Особенно интересна связь с человеческим организмом: у людей SBP функционирует как антиоксидант, и его неправильная работа приводит к неприятному запаху изо рта и тела. Это демонстрирует, как один и тот же генетический механизм может быть неадаптивным в одном виде, но полезным в другом.
Данное открытие не только проливает свет на удивительные способы, которыми растения привлекают опылителей, но и демонстрирует универсальность базовых биохимических механизмов, объединяющих различные формы жизни на нашей планете.
Изображение носит иллюстративный характер
Исследование, возглавляемое эволюционным биологом Юдаем Окуямой из Национального музея природы и науки в Токио, началось с изучения 30 видов растений рода Asarum (копытень). Учёные использовали секвенирование РНК для выявления генов, коррелирующих с производством DMDS. Для проверки гипотезы они внедрили гены-кандидаты в бактерии E. coli и обнаружили, что один и тот же ген присутствует в трёх далеко родственных семействах растений.
Ключевым элементом открытия стал особый вариант гена селен-связывающего белка (SBP). Этот «древний» ген присутствует в большинстве растений и животных, но в исследуемых растениях он эволюционировал таким образом, что производит фермент, превращающий побочные продукты белкового обмена в DMDS. Удивительно, что данный ген эволюционировал схожим образом как минимум в трёх неродственных семействах растений: копытне (Asarum), скунсовой капусте (Symplocarpus) и эврии японской (Eurya japonica).
DMDS обладает сильным запахом, который описывают как аромат гниющей плоти, ферментированного/маринованного редиса, сушёного мяса или человеческих фекалий. Растения используют этот запах для привлечения мух и некоторых жуков в качестве опылителей. В отличие от типичных отношений между растениями и опылителями, эта стратегия основана на обмане — растения не предлагают насекомым никакой награды за опыление.
Появление одной и той же мутации несколько раз в эволюционно удалённых группах растений указывает на сильное эволюционное давление. Интересно, что печально известные «трупные цветы» используют несколько иную стратегию для создания своего характерного запаха.
Лоренцо Капути, химический эколог из Института Макса Планка, высоко оценил это исследование. В сопроводительной статье в Science Капути отметил, что данная работа помещает взаимодействие растений и насекомых в эволюционный контекст, а повторное возникновение этого механизма указывает на сильное селективное давление.
Особенно интересна связь с человеческим организмом: у людей SBP функционирует как антиоксидант, и его неправильная работа приводит к неприятному запаху изо рта и тела. Это демонстрирует, как один и тот же генетический механизм может быть неадаптивным в одном виде, но полезным в другом.
Данное открытие не только проливает свет на удивительные способы, которыми растения привлекают опылителей, но и демонстрирует универсальность базовых биохимических механизмов, объединяющих различные формы жизни на нашей планете.