Учени проследиха трънливия произход на розите и разрешиха мистерия отпреди 400 милиона години

" data-component-name= " редакторска записка " class= " editor-note vossi-editor-note inline-placeholder " data-article-gutter= " true " > Регистрирайте се за научния бюлетин на Wonder Theory на CNN. .

Освен че са знак на обич и романтика, розите са известни с острите си шипове - бодли, които стърчат от стъблата, с цел да защищават животни, които желаят да хапнат пъпките.

Те не са единственото растение, което има този предпазен механизъм: други цветя като цветя на паяк или къпини, цъфтящият шубрак, виновен за малините и къпините, носят остри върхове, както и някои културни растения като домати, патладжани, ечемик и ориз.

Но по какъв начин всички тези типове, доста от които са се развили поотделно в течение на милиони години, могат да имат една и съща бодлива линия? Екип от интернационалните откриватели откри, че отговорът се крие в тяхната ДНК, проследявайки произхода до едно антично генно семейство, което е отговорно за бодлите във всички тези вариации, съгласно ново изследване, оповестено в четвъртък в списание Science.

Констатациите освен отварят вратата за учените, които желаят да основат разновидности без бодли, само че също по този начин дават визия за еволюционната история на един извънредно разнороден жанр растения, споделят специалисти.

Еволюцията на бодлите

Противно на препратките към поп културата, розите нямат бодли, които са острите дървесни точки на някои шубраци и дървета, в това число медоносни скакалци и цитрусови дървета. Вместо това цветята имат бодли, които се образуват от кожата на растението, сходно на това по какъв начин пораства косата.

Бодлите съществуват от минимум 400 милиона години, датиращи от времето, когато папратите и техните родственици са се появили с някои носещи бодли по стъблата си. Оттогава чертата се е появявала и е изчезвала в разнообразни моменти от еволюционното време, сподели съавторът на проучването Закари Липман, растителен биолог и професор по генетика в Cold Spring Harbor Laboratory в Лонг Айлънд, Ню Йорк.

Един от най-разнообразните растителни родове, прочут като Solanum - който включва култури като картофи, домати и патладжани - за първи път закупи бодли преди 6 милиона години. Днес родът има повече от 1000 типа, които се появяват по целия свят, като към 400 от тях се назовават ​​„ остър соланум “ поради техните бодли, според Университета на Юта.

Когато обща линия, като бодли, се появи без значение в разнообразни линии и типове, това е известно като конвергентна еволюция и се случва, когато типовете се приспособяват по сходен метод към избрани потребности на околната среда. Крилата са различен образец за характерност, която е еволюирала по този метод измежду разнообразни типове птици, както и други животни като прилепи и даже някои типове катерици, които имат крилоподобна конструкция, сподели Липман, който също е изследовател в Медицинския институт Хауърд Хюз.

Бодлите и тръните са еволюирала отбрана против тревопасни животни - животни, които се хранят с растения - и могат също да оказват помощ за растежа, конкуренцията на растенията и задържането на вода, съгласно изследването. Досега не беше известно какво тъкмо е предизвикало папрати и други несвързани растения да порастват бодли. Сега създателите на проучването са разкрили, че антично генно семейство, известно като Lonely Guy или LOG, е служило като надзирател на чертата, включвайки и изключвайки я при разнообразни типове през милиони години.

Гените на Lonely Guy

Чрез унищожаване на бодли от разнообразни типове, в това число рози и патладжани, създателите откриха, че генът LOG е виновен за бодлите в към 20 типа изследвани растения. Свързани с LOG гени се намират във всички растения, даже датиращи от мъховете, които се смятат за първото сухоземно растение, сподели Липман. Гените са виновни за активирането на хормон, прочут като цитокинин, който е значим за главните функционалности на растението на клетъчно равнище, в това число клетъчно разделяне и разширение, което от своя страна въздейства върху растежа на растението.

„ Не че е имало един общ предходник, който е имал бодли, и по-късно се е излъчвал в продължение на 400 милиона години към всички тези други, а по-късно са били изгубени спорадично. Всъщност това, което наподобява е, че те наподобяват много елементарно добити в разнообразни линии “, сподели Липман. „ Сега въпросът е какъв брой постоянно конвергентната еволюция е освен чертата, която виждаме, само че и гените зад чертата? “

Той добави: „ Мисля, че нашето проучване евентуално е първото, което в действителност показва силата на тези принадлежности (генетично и геномно секвениране), с цел да обхване толкоз огромно еволюционно разстояние, с цел да зададе този доста типичен въпрос за конвергентната еволюция в еволюцията на организмите на растенията или животните. ”

Откритието прибавя скъп инструмент за откривателите, които търсят степента на отбрана, която бодлите оферират против тревопасни животни. Това равнище на отбрана   преди този момент беше предизвикателство за оценка, защото ръчното унищожаване на бодли от към този момент пораснали растения — с цел да се тества дали са по-уязвими без тях — поврежда тъканта и може да компрометира здравето на растенията, сподели Тайлър Ковърдейл, помощник професор по биологични науки в университета Нотр Дам, който не е бил част от новото изследване.

„ Чрез унищожаване на бодли с ориентирани генетични разновидности, можем да разберем по-пълно екологичната роля на физическата отбрана на растенията “, сподели Ковърдейл в имейл. „ Бодлите са основно еволюционно развиване, което разрешава на растенията да устоят на тревопасни животни, заради което доста от бодливите Solanum   се намират в региони с исторически огромно многообразие на огромни тревопасни животни. Без това основно изобретение е допустимо Solanum да бъде доста по-ограничен в обсега и разнообразието си. “

Генетично унищожаване на бодли

Преди това изобретение, различен способ за унищожаване на бодли от растения беше да се опита да се развъди растението с друга разновидност, която естествено е изгубила своите бодли, сподели Липман, заради което през днешния ден има някои типове рози без шипове.

Но в този момент, когато генът, виновен за бодлите, е разпознат, учените могат да отстранен бодлите, като употребяват техники за редактиране на генома като CRISPR, способ, който учените употребяват за трансформация на ДНК на живи организми. Целенасоченото генно редактиране може да сътвори повече вариации с лекост и има по-малко последствия за растежа на растението и производството на плодове, сподели Ковърдейл.

„ Това изследване освен ни споделя повече за еволюцията на бодлите съответно, само че също по този начин ни дава визия за механиката на това по какъв начин да проектираме пътищата на развиване на растенията за възстановяване на селското стопанство “, сподели Вивиан Айриш, растителен биолог и професор в отдела на Йейлския университет по молекулярна, клетъчна биология и биология на развиването. Айриш не беше част от новото изследване, само че беше старши създател на изследване от 2020 година, което откри, че бодлите порастват върху растенията посредством интензивността на стволови кафези.

„ (LOG гените) са били неведнъж кооптирани (биологична смяна във функционалността на черта) в ди