Согласно греческой мифологии, красные розы впервые появились, когда Афродита уколола ногу о шип, пролив кровь на белую розу. С тех пор шипы роз поразили воображение бесчисленных поэтов и одиноких влюбленных.
Но это не единственные растения с такими опасными выступами. Колючки независимо эволюционировали у видов всего растительного царства. Их основная функция – отпугивать травоядных. Они есть даже на некоторых баклажанах и рисе. Однако долгие годы было непонятно, как этот признак так часто появляется у столь неродственных видов.
Теперь, в результате революционного открытия, опубликованного в журнале Science, сотрудники Лаборатории Колд-Спринг-Харбор (CSHL) обнаружили, что одно и то же древнее семейство генов отвечает за колючки у многих растений, несмотря на миллионы лет эволюционного разделения.
Ученый Джеймс Сэттерли был вдохновлен на исследование шипов после того, как побывал на поле, где его руководитель, профессор Закари Липпман, выращивает сотни пасленовых: помидоры, картофель и баклажаны.
«Я заметил, что у многих из них очень заметные колючки. И я спросил: "Что мы знаем об этом? Что происходит с этой адаптацией? Оказалось, что мы почти ничего не знали», – вспоминает Сэттерли.
Вместе с учеными из Испании Сэттерли начал анализировать баклажаны, что привело его к семейству генов под названием LONELY GUY (LOG). Гены LOG обычно отвечают за выработку гормона, который вызывает деление и разрастание клеток. Сэттерли обнаружил, что некоторые мутации LOG также устраняют колючки у баклажанов. Исследователи задались вопросом: могут ли гены, связанные с LOG, отвечать за появление и исчезновение колючек у разных растений на протяжении миллионов лет?
Команда начала анализировать предыдущие исследования и связываться с коллегами по всему миру. Ученые сотрудничали с Нью-Йоркским ботаническим садом, чтобы изучить образцы с колючками и без них. Сотрудники Корнельского университета использовали редактирование генома, чтобы устранить колючки у пустынного изюма, ягоды, собираемой в Австралии. Другой коллега из Франции подавил колючки у роз. В общей сложности команда пришла к выводу, что колючки связаны с генами LOG примерно у 20 видов.
По словам Липпмана, это открытие может быть использовано для создания растений без колючек, но оно также имеет большое значение для понимания конвергентной эволюции всего живого. То есть, как совершенно разные виды независимо друг от друга развивают схожие черты.
«Вы спрашиваете о жизни в целом – об эволюции признаков. Как они появляются и изменяются? Какие механизмы лежат в основе? Что мы можем узнать о вещах, которые считаем сами собой разумеющимися?» – говорит ученый.
Ответ на эти вопросы может однажды сделать такие малоизвестные виды, как пустынный изюм, новым фруктом в супермаркетах. По крайней мере, он должен облегчить жизнь садоводам, выщипывающим надоедливые шипы у роз.
