ДНК 234-летнего дерева имеет несколько мутаций, добавляя вес идеи, что растения защищают свои стволовые клетки.nature.com
Высокий 234-летний дуб “Наполеон” на территории кампуса университета Лозанны в Швейцарии выдержал как метеорологические, так и политические штормы. Дерево было молодым, когда войска Наполеона прошли через город в 1800 году и перетворилоя на величественный пам’памятник города. Но через все это, его геном остался на удивление не переменным.
Исследователи университета обнаружили эту неожиданную устойчивость генома на разных ветвях дерева. Их работа – опубликована 13 июня как препринт BioRxiv, которая не была рецензентована – представляя свидетельства, что дерева способны защитить свои стволовые клетки от мутации. Такое поведение полезна для поддержания своей жизни на долгие годы.
“Если вы просто накапливаете все больше и больше мутаций, то вы в конечном итоге умрете от мутационной кризиса” говорит Крис Кухлемайер, биолог по развитию в Бернском университете, Швейцария.
Каждый раз, когда клетка делится, мутации могут возникнуть из-за ошибок при копировании генома. Животные защищают свои репродуктивные клетки от этих мутаций, выделяя их в начале своего развития. Эти клетки, которые называются зародыши следуют по другому пути развития, и обычно они имеют низкий уровень деления клеток.
Но растения не имеют специальных зародышей, а имеют скопления стволовых клеток, которые порождают репродуктивные части цветов, также порождают стебли и листья. Поэтому ученые считают, что стволовые клетки будут накапливать много мутаций, а новые ветки на верхушке довгоживучого дерева будут отличаться от низших ветвей.
Разветвления
Биолог из растений Филипп Рэймонд и его команда в Лозаннском университете решили проверить эту гипотезу, используя ценный дуб университета. Они последовательно расчленили (секвенували) геном из листьев на низших, старших ветвях и в верхних, младших, и подсчитали количество однозначных изменений, которые они нашли в ДНК дерева.
Команда обнаружила, что количество мутаций была значительно ниже, чем можно было бы ожидать на основании расчетов количества деления клеток между нижними и верхними ветвями.
“Это такое впечатляющее исследование”, – говорит Даниэль Шен, биолог-эволюционист растений из Университета Макгилла в Монреале, Канада. “Это затрагивает глубинную подсознание биологов растений”.
Еще слишком рано говорить, как в общем это явление происходит у растений предупреждает Карел Риха, генетик растений в центрально-европейском технологическом институте в Брно, Чехия. Исследователи также рассматривали лишь один вид генетических изменений – односторонние изменения в последовательности – и не оценивали другие виды мутаций, такие как удалены ДНК.
Мао-Лун Венг, биолог эволюционист растений из Государственного университета Южной Дакоты в Брукінгсі, отмечает, что команда использовала жесткий фильтр для удаления фонового шума в данных о последовательности, и в результате может случайно пропустить некоторые мутации.
Посадка семян
Это может означать, что некоторые мутации остались вне анализом. Но Риха и Венг быстро замечают, что результаты соответствуют двум исследованиям, опубликованному в прошлом году. В первой под руководством Кухлемайера исследователи отслеживали отдельные стволовые клетки в районе роста растений под названием меристем. Они обнаружили, что в томате и тали кресс (Arabidopsis), в меристеме содержится набор из трех или четырех клеток, которые откладываются и разделяются гораздо реже, чем другие клетки. В другом исследовании, возглавляемом Ріхою, также выявлено несколько мутаций между старыми и новыми листьями в тали креси.
Для Кухлемайера эти результаты дают ответ на вопрос, которое беспокоило его с момента поездки в Орегон 20 лет назад. Когда он поднял глаза на 400-летнюю пихту Дугласа, он подумал, как ветви на верхушке дерева будут отличаться от тех, что находятся внизу. “Я всегда думал, что дерево не как о организм, а как коллекцию организмов с разными геномами – больше похожую на колонию”, – говорит он. Многие экологи распространили эту мысль но теперь он начал ставить под сомнение свою раннюю идею.
Более четкое представление о развитии растений может помочь селекционерам, поскольку они все больше сосредотачиваются на довгоживих, многолетних растениях, утверждает Шен. “Если, как вековые растения, существует такое накопление мутаций, которое может повлиять на энергию, мы бы хотели знать об этом”, – говорит он. “Нам нужна дополнительная информация такого типа”.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
