Egy különleges mohaprotein segíthet megfejteni, hogyan hódították meg a növények a szárazföldet

A Föld történetének egyik legfontosabb evolúciós eseménye volt, amikor a növények mintegy 470 millió évvel ezelőtt elhagyták a vízi környezetet, és megjelentek a szárazföldön. Egy új kutatás szerint ebben a folyamatban kulcsszerepet játszhatott egy eddig ismeretlen fehérje, amelyet mohákban azonosítottak. A felfedezés új megvilágításba helyezheti a szárazföldi növények kialakulását és fejlődését.

Miért volt olyan fontos a háromdimenziós növekedés?

A korai növényi őseink még egyszerű, lapos szerkezetű organizmusok voltak, amelyek elsősorban vízi környezetben éltek. Ahhoz azonban, hogy sikeresen alkalmazkodjanak a szárazföldi élethez, képessé kellett válniuk arra, hogy ne csak egy síkban, hanem három dimenzióban is növekedjenek.

Ez a fejlődés tette lehetővé a hajtások, szárak, később pedig a bokrok és fák kialakulását. A kutatók szerint enélkül ma nem léteznének az általunk ismert erdők és összetett szárazföldi ökoszisztémák. Forrás: (science.ku.dk)

Egy teljesen új fehérjét találtak

A Koppenhágai Egyetem kutatói a Physcomitrium patens nevű mohafaj vizsgálata során fedezték fel a RAK1 nevű fehérjét. A különlegessége, hogy két eltérő biológiai funkciót egyesít egyetlen molekulában.

Az egyik része egy úgynevezett kináz, amely a sejtekben zajló jelátviteli folyamatokat szabályozza, míg a másik egy acetiltranszferáz enzim, amely a fehérjék működését módosíthatja. A tudósok szerint ez a szokatlan kombináció korábban nem volt ismert a növényvilágban.

Mi történt, amikor eltávolították a fehérjét?

A kutatók génmódosított mohákat hoztak létre, amelyekből hiányzott a RAK1 fehérje. Az eredmények látványosak voltak.

A moha ugyan továbbra is növekedett, de nem tudott megfelelően háromdimenziós hajtásokat létrehozni. A sejtek rossz irányban osztódtak, a fejlődő rügyek torzultak, és sok esetben nem alakultak ki normális hajtások. Ez arra utal, hogy a RAK1 fontos szerepet játszik a sejtosztódás térbeli szabályozásában. Forrás: (phys.org)

Evolúciós véletlenből születhetett

A kutatók szerint a RAK1 valószínűleg egy ritka genetikai esemény eredményeként jött létre. Két különálló gén idővel összeolvadhatott, létrehozva egy új fehérjét, amely egyszerre több feladatot lát el.

Bár sok hasonló genetikai változás eltűnik az evolúció során, ez a fehérje fennmaradt a mohákban. Ez arra utal, hogy jelentős előnyt biztosíthatott a korai szárazföldi növények számára.

Mit árul el a növények eredetéről?

A mohák a legősibb szárazföldi növények közé tartoznak, ezért gyakran használják őket evolúciós kutatásokban. A RAK1 felfedezése új bizonyítékot szolgáltat arra, hogy a szárazföld meghódítása nem egyetlen nagy genetikai változás eredménye volt, hanem sok kisebb alkalmazkodás összessége.

A kutatók szerint a fehérje működésének részletesebb megértése segíthet feltárni, hogyan alakultak ki azok a sejtszabályozási mechanizmusok, amelyek ma a növényvilág sokféleségének alapját adják. Forrás: (science.ku.dk)

Miért fontos ez ma?

A növények fejlődésének megértése nem csupán evolúciós kérdés. A kutatás hosszú távon hozzájárulhat új mezőgazdasági megoldások kidolgozásához, valamint ahhoz, hogy jobban megértsük, miként alkalmazkodnak a növények a változó környezeti feltételekhez.

A több százmillió éves evolúciós folyamatok vizsgálata ma is segíthet választ találni a klímaváltozás és az élelmiszerbiztonság kihívásaira.