Prema izvještaju objavljenom u eLife, odbrambeni mehanizmi koje biljke koriste da prepoznaju i odgovore na uobičajenu štetočinu, gusjenicu, evoluirali su iz jednog gena koji je evoluirao milionima godina, izvještava Phys.org portal.
Istraživanje naučnika iz Washingtona pokazalo je da su neke biljke, poput soje, vremenom izgubile ovaj zaštitni gen, ali stručnjaci sugeriraju da ponovno uvođenje gena (putem uzgoja, genetskog inženjeringa) može pomoći u zaštiti usjeva od propadanja usjeva.
Zdravstveno stanje biljke zavisi od imuni sistem koji nasljeđuje. Kod biljaka to znači nasljeđivanje određenih tipova receptora za prepoznavanje uzoraka koji mogu otkriti različite patogene i peptide i pokrenuti odgovarajući imunološki odgovor.
Nasljeđivanje pravih tipova receptora za prepoznavanje uzoraka moglo bi omogućiti biljkama da prepoznaju prijetnje i nose se s bolestima i štetočinama.
Kako bi popunio ovu prazninu, tim je krenuo u identifikaciju ključnih evolucijskih događaja koji su omogućili biljkama da odgovore na zajedničku prijetnju: gusjenicu. Za vrste mahunarki, uključujući mahunarke i crnooki grašak, već je poznato da imaju jedinstvenu sposobnost da reaguju na peptide koji se proizvode u ustima gusjenica dok grizu listove biljaka.
Naučnici su detaljno proučavali genome ove grupe biljaka kako bi vidjeli da li se uobičajeni receptor za prepoznavanje obrazaca nazvan inceptin receptor (INR) mijenjao tokom miliona godina, dobijajući ili gubeći sposobnost prepoznavanja gusjenica.
Otkrili su da jedan receptorski gen star 28 miliona godina savršeno odgovara imunološkom odgovoru biljaka na peptide gusjenice. Također su otkrili da među potomcima najstarijih biljnih predaka koji su prvi razvili receptorski gen postoji nekoliko vrsta koje ne mogu reagirati na peptide gusjenice, odnosno izgubile su ovaj gen.
Da bi razumjeli kako je ovaj drevni gen stekao sposobnost prepoznavanja novih peptida u modernim patogenima, tim je koristio tehniku nazvanu sekvenciranje predaka, u kojoj su kombinovali informacije sa svih modernih receptora. gene za predviđanje originalne sekvence stare 28 miliona godina. Ovaj receptor predaka je bio u stanju da odgovori na peptide gusenice. Međutim, nešto starija verzija sa 16 promjena u sekvenci receptora nije uspjela.
Ovo genetska istorija, zajedno sa kompjuterskim modelima koji pokazuju kako su se drevne i moderne strukture receptora mogle razlikovati, daju naznake o tome kako je receptor evoluirao. Ovo sugerira da je prije više od 32 miliona godina u genom biljke predaka uveden ključni novi genski umetak, nakon čega je uslijedila brza evolucija različitih oblika novog receptora. Jedan od ovih oblika stekao je sposobnost da reaguje na peptide gusenice, a ovu novu sposobnost sada dele desetine vrsta mahunarki potomaka.
U budućnosti, naučnici se nadaju da će saznati više o procesima na nivou genoma koji stvaraju novu raznolikost receptora i identifikuju još nepoznate imunološke receptore u biljnim grupama. Sve više i više Uz genomske podatke, takvi pristupi bi identificirali "nedostajuće" receptore koji su korisne osobine za ponovno uvođenje u biljke kako bi se zaštitili usjevi.