Иза једноставне разлике у облику стабљике – да ли је права или разграната – налази се комплексна мрежа гена, мутација и интеракција које су сада, захваљујући истраживачима из "Cold Spring Harbor laboratorije", коначно осветљене.
Све може прецизно да се објасни
У питању је откриће које повезује не само ботанику и генетику, већ и најнапредније технологије данашњице – CRISPR уређивање гена, пангеномску анализу и компјутерско моделирање. Тим предвођен професором Зекаријем Липманом, у сарадњи са доцентом Дејвидом Мекендлишем и израелским професором Јувалом Ешедом, дошао је до доказа да за промене у разгранатости парадајза нису одговорне обичне мутације које мењају изглед биљке, већ такозване криптичне мутације – генетске разлике које делују у сенци, тихо и неприметно, све док се не укрсте с одређеним другим мутацијама, пише Phys.org.
Ове мутације, које појединачно не изазивају видљиве промене, могу – када се јаве у пару или у одређеној комбинацији – имати снажан утицај на то колико ће биљка развити цветних гроздова, колико ће имати грана, плодова, па чак и семенки. То значи да оно што смо некада сматрали случајном разликом међу сортама, заправо има прецизно генетско објашњење.
Средишњи елемент ове студије био је пангеном парадајза, огроман генетски атлас који обједињује ДНК како култивисаних, тако и дивљих врста рода solanum из различитих делова света. За разлику од класичних генома који приказују генетску слику једне врсте, пангеном обухвата варијације између бројних сродних врста – што омогућава да се уоче ретке, скривене мутације које не би биле примећене у изолованом узорку.
„Генетски резервни делови“
Пангеномска анализа упутила је Липманов тим на природне криптичне мутације које утичу на гранање биљке. Међутим, како би са сигурношћу утврдили њихову функцију, постдокторант Софија Зебел употребила је технологију CRISPR да прецизно убаци додатне мутације у циљне гене. На основу тога је анализирано 216 биљака парадајза, а на њима више од 35.000 појединачних цветних гроздова – што је чини једном од најобимнијих експеримената те врсте.
Кључну улогу у дешифровању резултата имао је Карлос Марти-Гомез из Мекендлишевог тима, који је помоћу напредних рачунарских модела предвиђао како различите комбинације мутација утичу на број грана и плодова. Ти модели не само да су потврдили експериментална запажања, већ су омогућили истраживачима да мапирају будуће генетске интервенције са већом прецизношћу него икада пре.
Посебну пажњу у овом истраживању заслужују паралоги – гени настали дуплирањем током еволуције. Они су често „генетски резервни делови“ који могу преузети функцију оштећеног оригинала. Али, како показује ова студија, паралоги могу и међусобно деловати на начине који мењају фенотип – односно изглед и функционалност биљке. То значи да научници сада не посматрају гене изоловано, већ као чланове сложених мрежа у којима интеракције имају одлучујућу улогу.
Шта то све значи за будућност? Пре свега, могућност да се уз помоћ криптичних мутација прецизно побољша принос биљака. Уместо насумичног укрштања или ослањања на традиционалне методе селекције, узгајивачи би могли генетски да програмирају биљку тако да развије идеалан број грана, цветова и плодова – чиме би се повећала продуктивност, али и прилагодљивост различитим климатским условима.
Ту се прича не завршава
Међутим, ту прича не стаје. Како објашњава Мекендлиш, исти приступ може се применити и у медицини. Наиме, када се користи лек који опонаша ефекат мутације, често долази до нежељених ефеката. Ако би се знало како интеракције међу криптичним мутацијама обликују одговор организма, било би могуће одабрати ону генетску путању која има најмање нежељених последица. Дакле, ова истраживања могу допринети и развоју прецизнијих и сигурнијих терапија, јер откривају како различити путеви у телу реагују на исти подражај.
На крају, у једној грани парадајза сабране су три велике приче науке: како биљке еволуирају, како се гени међусобно надопуњују и како се знање о томе може преточити у конкретна решења – од богатијих усева до паметнијих лекова.
И зато, када следећи пут погледате у парадајз на вашој трпези, знајте да иза његове стабљике стоји читава револуција у настајању. Наука, тиха и темељна, управо ту види будућност.
Погледајте и: