"Rośliny robią 'przewrót' w genetyce" (2005)

Rośliny mogą dziedziczyć po "dziadkach" kopie genów, których nie posiadają ich rodzice - tego zaskakującego odkrycia, które obala panujące dogmaty na temat dziedziczenia, dokonali badacze amerykańscy.

Zapewne Grzegorz Mendel, XIX-wieczny twórca podstawowych dogmatów genetyki, jak np. ten, że informację genetyczną dziedziczymy po naszych rodzicach w postaci DNA, przewraca się teraz w grobie.

I trudno nawet wyobrazić sobie, że ten zuchwały atak na podstawowe prawa genetyki jest dziełem niepozornego chwastu o nazwie rzodkiewnik pospolity - Arabidopsis thaliana, który - jak widać - nie czyta podręczników genetyki.

To właśnie u rzodkiewnika, będącego dla genetyków roślinnym królikiem doświadczalnym, zespół Roberta Pruitta z Purdue University w West Lafayette (stan Indiana) zaobserwował nietypowy sposób dziedziczenia genów.

Okazało się, że rzodkiewnik, któremu pokolenie rodzicielskie przekazało dwie wadliwe kopie genu "hothead", wykorzystuje kopię prawidłową, nieobecną u rodziców, ale w pokoleniach wcześniejszych, czyli u "dziadków" a nawet "pradziadków". Dzięki temu mechanizmowi jedna na 10 roślinek z parą wadliwych genów "hothead", które powodują, że kwiatki się nie otwierają, rosła prawidłowo.

Autorzy zaobserwowali, że u rzodkiewnika z mutacją w "hothead" ten sam proces dotyczył również innych genów.

Tego zjawiska nie można wyjaśnić za pomocą obecnie panujących dogmatów na temat dziedziczenia. Nie da się go również wytłumaczyć tym, że komórki rzodkiewnika po prostu naprawiają wadliwą kopię genu. Aby do tego doszło, musiałyby dysponować drugą, prawidłową kopią, a tej przecież nie posiadały. Doświadczenia wykluczyły też pojawienie się spontanicznej mutacji naprawczej.

Dlatego badacze uważają, że roślina musi dziedziczyć materiał genetyczny po dziadkach w jakiejś innej niż DNA formie. Mogą to być np. cząsteczki kwasu rybonukleinowego - RNA. W sytuacjach kryzysowych, np. gdy odziedziczone po rodzicach kopie genu są niebezpiecznie zmutowane, zapisane w RNA sekwencje dziadków mogą być następnie przepisywane na DNA i wykorzystywane jako poprawione wersje genu.

Dzięki temu nietypowemu mechanizmowi dziedziczenia rośliny są chronione przed skutkami szkodliwych mutacji genetycznych, które zaszły w DNA rodziców.

Choć odkrycia dokonano na konkretnej roślinie, zdaniem autorów pracy, istnieje możliwość, że jest on wykorzystywany także przez inne gatunki roślin czy zwierząt.

"Być może takie zabezpieczenia pozwalają roślinom eksperymentować z mutacjami. Jeśli mutacja okazuje się być szkodliwa, zawsze można wrócić do wersji, którą posiadały wcześniejsze pokolenia" - spekuluje Priutt. To może być szczególnie ważne u roślin samopylnych, które nie są tak genetycznie zróżnicowane, jak obcopylne.

Teraz marzeniem Priutta jest, by odkrycie jego zespołu potwierdzili inni badacze. Musimy się przekonać, czy ten nietypowy mechanizm dziedziczenia nie ogranicza się tylko do roślin z mutacją w genie "hothead", zaznacza. Badania nad tym zagadnieniem mogą w przyszłości zaowocować nowymi metodami naprawy genów i leczenia dziedzicznych schorzeń, konkluduje badacz.

Patrz też: Susan J. Lolle, Jennifer L. Victor, Jessica M. Young & Robert E. Pruitt, "Genome-wide non-mendelian inheritance of extra-genomic information in Arabidopsis" (2005) oraz Jonathan Wells, "Weed Poses Problem for neo-Darwinism" (2005)