Prema izvješću objavljenom u Elife, obrambeni mehanizmi koje biljke koriste da prepoznaju i reagiraju na uobičajenog štetnika, gusjenicu, razvili su se iz jednog gena koji se razvijao milijunima godina, izvještava Portal Phys.org.
Studija znanstvenika iz Washingtona pokazala je da su neke biljke, poput soje, izgubile ovaj zaštitni gen tijekom vremena, ali stručnjaci sugeriraju da bi ponovno uvođenje gena (kroz uzgoj, genetski inženjering) moglo pomoći u zaštiti usjeva od propadanja usjeva.
Zdravstveno stanje biljke ovisi o imunološki sustav koji nasljeđuje. Kod biljaka to znači nasljeđivanje određenih tipova receptora za prepoznavanje uzoraka koji mogu detektirati različite patogene i peptide i potaknuti odgovarajući imunološki odgovor.
Nasljeđivanje pravih tipova receptora za prepoznavanje uzoraka moglo bi omogućiti biljkama da prepoznaju prijetnje i da se nose s bolestima i štetnicima.
Kako bi popunio ovu prazninu, tim je krenuo identificirati ključne evolucijske događaje koji su omogućili biljkama da odgovore na zajedničku prijetnju: gusjenicu. Za vrste mahunarki, uključujući mung grah i crni grašak, već se znalo da imaju jedinstvenu sposobnost reagiranja na peptide proizvedene u ustima gusjenica dok grizu lišće biljaka.
Znanstvenici su detaljno proučili genome ove skupine biljaka kako bi vidjeli je li se uobičajeni receptor za prepoznavanje uzoraka nazvan inceptin receptor (INR) promijenio tijekom milijuna godina, dobivajući ili gubeći sposobnost prepoznavanja gusjenica.
Otkrili su da jedan 28 milijuna godina star receptorski gen savršeno odgovara imunološkom odgovoru biljaka na peptide gusjenice. Također su otkrili da među potomcima najstarijih biljnih predaka koji su prvi razvili gen za receptor postoji nekoliko vrsta koje ne mogu odgovoriti na peptide gusjenice, odnosno da su izgubile ovaj gen.
Kako 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 kombinirali informacije sa svih modernih receptora. gena za predviđanje izvorne sekvence stare 28 milijuna godina. Ovaj predački receptor bio je u stanju odgovoriti na peptide gusjenice. Međutim, nešto starija verzija sa 16 promjena u sekvenci receptora nije uspjela.
Ovo genetska povijest, zajedno s računalnim modelima koji pokazuju koliko su se drevne i moderne strukture receptora mogle razlikovati, pružaju naznake kako se receptor razvijao. To sugerira da je prije više od 32 milijuna godina ključni novi genski umetak uveden u genom biljke predaka, nakon čega je uslijedila brza evolucija različitih oblika novog receptora. Jedan od tih oblika stekao je sposobnost reagiranja na peptide gusjenice, a tu novu sposobnost sada dijele deseci potomaka vrsta mahunarki.
Znanstvenici se nadaju da će u budućnosti saznati više o procesima na razini genoma koji stvaraju novu raznolikost receptora i identificiraju još nepoznate imunološke receptore u biljnim skupinama. Kao sve više i više S genomskim podacima, takvi bi pristupi identificirali "nedostajuće" receptore koji su korisna svojstva za ponovno uvođenje u biljke kako bi se zaštitili usjevi.