Fascinantna parazitska biljka koja vreba u grozdovima oko osnova drveća optimizovala je svoju životnu strategiju tako dobro da je uspela da orezuje skoro trećinu svog genoma.
Rod, poznat kao Balanophoraceae, može se pogrešiti za čudnu, mesnatu, ružičastu gljivu, koja skoro falično viri iz legla listova. Sa oštrom aromom koja je slična onoj truležnosti, parazit je daleko od biljnog.
Ali ono što izgleda kao klobuk pečurke je zapravo cvetna glava, čije korenje je čvrsto upleteno u koren drveta ispod kojeg vreba – uspešan parazitski odnos, gde Balanofora upija hranljive materije iz drugog organizma.
Predvođen genetičarom Ksiaoli Chenom iz BGI Research-a u Kini, tim naučnika je otkrio umesto da proširi rast poznat kao haustorijum na svog domaćina kako bi ukrao hranljive materije kao što to čine drugi biljni paraziti, Balanophora meša svoje meso sa vaskularnim sistemom svog domaćina ispod zemlje u krtolu – kao organ. Ovaj organ je himerna struktura u kojoj se mešaju genetski materijal domaćina i parazita.
Pored toga, smanjenje genoma Balanophore – ekstremno čak i za parazita – veoma liči na smanjenje genoma Saprie: drugog, ali veoma različitog, roda parazitske biljke. Ovo je fascinantan primer konvergentne evolucije, pri čemu veoma različiti organizmi odvojeno razvijaju veoma slične osobine tokom vremena.
„Obim sličnih, ali nezavisnih gubitaka gena uočenih u Balanofori i Sapriji je upečatljiv“, kaže Čen. „To ukazuje na veoma snažnu konvergenciju u genetskoj evoluciji holoparazitskih loza, uprkos njihovoj spoljašnji različitoj životnoj istoriji i izgledu, i uprkos tome što su evoluirali iz različitih grupa fotosintetskih biljaka.“
Paraziti su zaista divne stvari. Njihova strategija opstanka je da pronađu druge vrste kojima je dobro, i ubiru dobrobiti za sebe, na različite načine. Ovo ponekad može koristiti i domaćinu; i to je fantastičan pokretač evolucije.
Ali kada crpite život iz drugog organizma, možda vam neće nužno trebati sve biološke funkcije sa kojima ste započeli pre nego što se okrenete životu zločina. Mnogi biljni paraziti su evoluirali da postanu veoma zavisni od svojih domaćina, a njihovi genomi su se smanjili u skladu sa tim.
Paraziti kao što su Balanophora i Sapria poznati su kao obveznici ili holoparaziti i u potpunosti zavise od svog domaćina. Obe su čak izgubile sposobnost fotosinteze, čime zelene biljke dobijaju svoje hranljive materije.
Čen je želeo da zna kako su ove biljke dostigle svoj sadašnji oblik i odlučio je da bliže pogleda njihove genome.
Ovo je brzo postalo kul… i čudno. Sapria je prilično ekstreman primer holoparazita. Vremenom je izgubljeno 38 procenata svog genoma. Ali Balanofora ne zaostaje mnogo. Izgubio je prilično upečatljivih 28 posto svog genoma.
Što je još upečatljivije, oba parazita su izgubila sličan skup gena. Dobijanje hranljivih materija od domaćina znači da geni uključeni u fotosintezu više nisu potrebni. Dva parazita su takođe zadržala gene povezane sa metabolizmom; još im treba neka sredstva za preradu ukradenih hranljivih materija.
Zanimljivo je da su istraživači otkrili da su obe biljke izgubile gene za sintezu apscizinske kiseline, hormona koji biljke koriste za signalizaciju i odgovor na stres. Ali dok Balonophora ne može da proizvede apscizičnu kiselinu, ipak je može koristiti za signalizaciju. Ovo sugeriše da je možda izgubio gene koji bi se preklapali sa nekim funkcijama domaćina, kako ne bi oštetili domaćina.
„Većina izgubljenih gena u Balanofori je verovatno povezana sa funkcijama koje su neophodne u zelenim biljkama, koje su postale funkcionalno nepotrebne parazitima“, kaže botaničar Šon Grejem sa Univerziteta Britanske Kolumbije.
„Imajući u vidu, verovatno postoje slučajevi u kojima je gubitak gena zapravo bio koristan, a ne samo da odražava samo gubitak funkcije. Gubitak njihovog celokupnog puta biosinteze apscizinske kiseline može biti dobar primer. Može im pomoći da održe fiziološku sinhronizaciju sa biljke domaćini. Ovo treba testirati u budućnosti.“
To znači da gubitak gena kod parazita nije samo gubitak nepotrebne funkcije, već prilagođavanje načinu života parazita. To je fascinantno otkriće koje bi nam moglo pomoći da bolje razumemo kako se razvijaju parazitski i simbiotski odnosi između organizama.
Tim sugeriše da bi druge holoparazitske biljke mogle pokazati slične osobine koje bi mogle pomoći ne samo u proučavanju odnosa između parazita i domaćina, već i kako biljke komuniciraju jedna s drugom.
„Proučavanje parazitskih biljaka produbljuje naše razumevanje dramatičnih genomskih promena i složenih interakcija između parazitskih biljaka i njihovih domaćina“, kaže genetičar Huan Liu iz BGI Research-a.
„Genomski podaci pružaju dragocen uvid u evoluciju i genetske mehanizme koji stoje iza zavisnosti parazitskih biljaka od njihovih domaćina i kako manipulišu biljkama domaćinima da bi preživele.“
