Rostliny mají vzpomínky. Ale jak zapomínají?
17.8.2020 |
Mezinárodní výzkumný tým ústavu molekulární biologie rostlin Gregora Mendela (GMI) Rakouské akademie věd našel odpověď na otázku, která již deset let zajímala odborníky – jak rostliny zapomínají?
Rostliny, stejně jako lidé, mají vzpomínky, i když mechanismus jejich paměti funguje jinak. Například mnoho rostlin si pamatuje na dlouhé chladné období doprovázející zimu, což zajišťuje, že pak vykvetou až na jaře. K této „epigenetické paměti“ dochází pomocí modifikací specializovaných proteinů zvaných histony. Ty jsou důležité pro kondenzaci ("sbalení") DNA a regulaci genové aktivity v buňce.
Jedna taková modifikace histonu zvaná H3K27me3 označuje geny, které mají být „vypnuty“. Chladné podmínky způsobují akumulaci modifikace H3K27me3 v genech, které řídí kvetení.
Předchozí výzkum ukázal, že modifikace H3K27me3 se spolehlivě přenáší z buňky na buňku. To umožnuje rostlinám si na jaře uvědomit, že zima už dozajista skončila, což jim následně umožní vykvést ve správný čas. Jakmile rostlina vykvete a vytvoří semena, musí nová semena zapomenout na tuto užitečnou informaci, aby za rok nevykvetla moc brzo. Vzhledem k tomu, že modifikace H3K27me3 je věrně kopírována z buňky do buňky, vyvstává otázka: Jak rostliny mažou tyto vzpomínky v semenech?
Výzkumný tým vedený Dr. Michaelem Borgem v laboratoři Dr. Frederika Bergera na ústavu molekulární biologie rostlin analyzoval histony v pylu. Hlavním předpokladem bylo, že proces zapomnění souvisí se samičími pohlavními buňkami.
Vědci byli velmi překvapeni, když v průběhu zkoumání zjistili, že modifikace H3K27me3 úplně zmizela v pylových buňkách. Zjistili také, že buňky pylu disponují speciálním histonem neschopným mít modifikaci H3K27me3. To zajišťuje, že modifikace je vymazána ze stovek genů, a nejen z těch, co regulují kvetení, ale také dalších, které kontrolují mnoho jiných důležitých funkcí v produkovaných semenech. Tento jev se nazývá „epigenetické resetování“ a dá se přirovnat k přeformátování dat na pevném disku počítače.
„Z ekologického hlediska to vlastně dává smysl,“ komentuje tento jev dr. Michael Borg. Dodává, že pyl se může šířit na velké vzdálenosti, například větrem nebo včelami, a většina „paměti“, kterou přenáší modifikace H3K27me3, souvisí s přizpůsobením k podmínkám okolního prostředí samčí rostliny. Pak by bylo logické, aby semena zapomněla na životní prostředí samčí rostliny a místo toho si pamatovala životní podmínky samičí rostliny, vedle níž se s největší pravděpodobností nová generace rozšíří a poroste.
Zdroje:
http://www.isaaa.org/kc/cropbiotechupdate/article/default.asp?ID=18118