Medzinárodný tím pod vedením odborníkov z Akadémie vied Českej republiky ukázal, že lesné jahody si pamätajú teplotné podmienky a informácie prenášajú na ďalšie generácie.
Experiment s rastlinou. Zdroj: iStockphoto.com
Populácie klonov rastlín (pochádzajú z vegetatívneho rozmnožovania a majú rovnaký genetický obsah) sa môžu adaptovať na zmeny klímy bez toho, aby zmenili svoju DNA. Umožňuje im to epigenetická pamäť, vďaka ktorej sa dokážu rýchlejšie prispôsobiť meniacim sa teplotám, a pripraviť sa tak na zmeny klímy.
Medzinárodný tím pod vedením vedcov Botanického ústavu Akadémie vied Českej republiky (AV ČR) ukázal po prvýkrát na populáciách lesných jahôd, že evolúcia rastlín by mohla byť zaistená nielen náhodnými zmenami v kóde DNA, ako predpokladá súčasná evolučná teória, ale aj pomocou epigenetických procesov, ktorými rastliny reagujú na prírodné podmienky. Výsledky štúdie publikovali v časopise New Phytologist.
Dokážu sa rastliny rýchlo adaptovať?
Svet čelí rýchlym a mimoriadnym klimatickým zmenám. Vzhľadom na relatívne pomalé evolučné procesy závislé predovšetkým od náhodných mutácií nie je isté, či sa rastliny a ďalšie menej pohyblivé organizmy môžu dostatočne rýchlo adaptovať na nové podmienky. Výskum pod vedením vedcov Botanického ústavu AV ČR sa preto zameral na epigenetickú pamäť, ktorá ponúka rastlinám alternatívny a potenciálne rýchlejší spôsob prispôsobenia na meniacu sa klímu.
Epigenetické mechanizmy umožňujú zmeny v aktivite génov a môžu sa dediť z generácie na generáciu bez toho, aby rastliny menili svoju DNA. Zapínanie a vypínanie určitých génov umožňuje organizmom reagovať na zmeny prostredia, a tak ovplyvňovať ich rast. Táto dedičná regulácia génov nie je náhodná, je čiastočne podmienená prírodnými podmienkami a prebieha oveľa rýchlejšie ako náhodné zmeny v kóde DNA, ktoré majú podobný efekt na výslednú podobu jedincov.
Lesné jahody. Zdroj: iStockphoto.com
Jahody si pamätajú zmeny teplôt
„Náš predchádzajúci prieskum dokázal, že rastliny môžu pripraviť svojich potomkov na rôzne stresové javy, ako je napríklad sucho či nedostatok živín. Úloha epigenetických mechanizmov v tomto procese však nebola nikdy jednoznačne potvrdená v prírodných podmienkach. Náš výskum na široko rozšírenom druhu lesných jahôd ako jeden z prvých svojho druhu ukázal, že lokálna klíma, ako je nízka alebo, naopak, vysoká teplota, vyvoláva charakteristickú epigenetickú variabilitu (v tomto prípade metyláciu DNA), ktorá umožňuje rastlinám reagovať na okolité klimatické podmienky,“ vysvetľuje jeden z hlavných autorov štúdie Vít Latzel z oddelenia populačnej ekológie Botanického ústavu AV ČR.
Vedci z ústavu už v minulosti zistili, že rastliny jahôd si pamätajú prírodné podmienky predchádzajúcich generácií a ich pamäť im umožňuje oproti geneticky totožným rastlinám, ktorým bola pamäť odstránená, v daných podmienkach prežiť. Avšak priamy dôkaz, že táto pamäť je zaistená epigenetickými procesmi, chýbal.
Nepotrebuje žiadne zmeny v DNA
V publikovanej štúdii vedci priamo dokazujú, že táto klímou indukovaná pamäť je podmienená epigenetickou variabilitou, ktorá sa dedí na niekoľko generácií a priamo ovplyvňuje funkciu génov potrebných na úspešné prežívanie zvýšených teplôt. Uvedené zistenie je kľúčové, pretože dokazuje, že dedičná epigenetická variabilita má vplyv na funkciu génov spojených s rastom rastlín a ich reakciou na stres, ako sú vysoké teploty.
„Epigenetické mechanizmy nielen umožňujú rastlinám úspešne reagovať na súčasné klimatické zmeny, ale môžu tiež pripraviť ďalšie generácie na podmienky, ktoré môžu očakávať. Táto adaptácia je naozaj pozoruhodná, pretože nepotrebuje žiadne zmeny v samotnej DNA, a je teda výrazne rýchlejšia. To poskytuje priamy dôkaz, že epigenetické mechanizmy môžu prispievať k adaptácii rastlín na meniace sa prostredie,“ dopĺňa Vít Latzel.
Prvenstvo tímu vedcov pri výskume spočíva v tom, že kombinoval tak analýzu DNA, ako i analýzu epigenómu (epigenetických značiek), mieru dedičnosti epigenetických značiek aj úlohu epigenetických mechanizmov v regulácii aktivity génov potomkov prírodných populácií nemodelového organizmu.
Zdroj: TS AV ČR
(JM)
