Ljudi ne bi dugo izdržali bez biljnih mitohondrija i hloroplasta. Ovi suštinski delovi biljnih ćelija slavno hvataju sunčevu svetlost i život elektrane – i tako, na kraju, obezbeđuju svu hranu koju jedemo. Ali postoji problem: mitohondrije i hloroplasti čuvaju uputstva za svoje gradivne blokove u sopstvenoj DNK ili oDNK „organele“ – i to može da mutira.
Možete videti blage efekte ovoga kod nekih „raznobojnih“ biljaka – gde se listovi izbeljuju i gube sposobnost fotosinteze. Lepo je u vašoj bašti, ali nije dobro za useve. Kako biljke izbegavaju nakupljanje mutacionih oštećenja tokom vremena?
Saradnja između Univerziteta u Bergenu i Državnog univerziteta Kolorado bacila je novo svetlo na ovo pitanje. Možda iznenađujuće, odgovor je – delimično – iskorišćavanjem slučajnosti.
Ako biljka nasledi određenu količinu mutacije od svoje majke i prenese istu količinu mutacije na svako svoje potomstvo, mutacije će se neizbežno nagomilavati tokom generacija i potomci biljke će izumreti. Umesto toga, biljke šire štetu koju nasleđuju, tako da dok neki potomci, nažalost, nasleđuju mnogo mutacija, drugi nasleđuju mnogo manje. Ovaj proces – koji se takođe dešava kod životinja (uključujući ljude) – naziva se segregacija. I oslanja se na to da biljka generiše nasumične razlike između svojih potomaka.
„Poznato je da je proces segregacije veoma brz kod ljudi i da ima veliki uticaj na nasleđivanje ljudskih genetskih bolesti“, rekao je Dan Sloan, šef istraživačkog tima u Koloradu. „Zanimljivo je da smo otkrili da je čak i brži u biljkama.
„Naš rad je zaista uzbudljiv jer smo do sada imali vrlo malo informacija o tome kako se ove mutacije ponašaju u biljkama“, dodala je Amanda Broz, prva autorka studije. „Poljoprivredni naučnici su nedavno postali zainteresovani za razumevanje varijacija u oDNK jer su mitohondrije i hloroplasti tako kritični za rast i prinos biljaka – naši rezultati su dobra vest za uzgajivače useva koji žele da uvedu nove korisne mutacije.“
Da bi razumeli segregaciju oDNK, tim je stvorio biljke koje su nasledile visoke nivoe mutacija i pratio kako su ove mutacije raspoređene kroz biljku tokom vremena. Zatim su koristili matematičko i statističko modeliranje da prevedu ova eksperimentalna zapažanja u teoriju koja opisuje kako biljka nasumično širi svoju naslednu štetu.
Otkrili su da kombinacija procesa – nasumična distribucija oDNK kada se ćelije dele, i nasumično prepisivanje nekih molekula oDNK sa drugima – može objasniti sva njihova zapažanja o segregaciji biljaka tokom vremena i od majki do kćeri. Takođe su našli podršku za ideju da biljke „ostave po strani“ neke ćelije rano u svom životu koje će na kraju biti odgovorne za proizvodnju sledeće generacije – ideja o kojoj se trenutno aktivno raspravlja u nauci o biljkama.
„Godinama sam sanjao da istražujem ovaj proces“, rekao je Iain Johnston, dopisni autor i vođa istraživačkog tima iz Bergena. „Kombinacija ovih prelepih novih biljnih linija, detaljnih eksperimenata i moderne matematike i statistike je to omogućila.“
Rezultati tima podržavaju nedavne teorije o tome koliko drugih životnih oblika održavaju svoje elektrane i mogli bi biti korak ka manipulaciji oDNK u biljkama – što je važan aspekt uzgoja useva i povećanja prinosa.
