Kiszívja áldozata génjeit a vámpírnövény

Amikor az arankához hasonló parazitanövény megtámadja a gazdaszervezetet, genetikai információkat cserélnek egymással

Elképesztő mennyiségű genetikai információt képesek megosztani egymással a növények – derül ki a Virginia Tech kutatóinak legújabb felfedezéséből. Az új eredmények segíthetnek felvenni a harcot azokkal a parazitanövényekkel szemben, amelyek a legszegényebb országok fontos élelmiszernövényeit fenyegetik.

„A mostani eredményeink szerint a genetikai információk kicserélésén alapuló kommunikációs forma sokkal elterjedtebb, mint azt korábban gondoltuk” – mondta Jim Westwood növénypatológus, növényfiziológus, a College of Agriculture and life Sciences munkatársa. „Most hogy már tudjuk, hogy ez az információcsere lezajlik, a következő nagy kérdés az lesz, hogy mit is mondanak tulajdonképpen egymásnak a növények” – tette hozzá a kutató.

Nem csak tápanyagot szív el

A kutatás során Westwood az egyik legismertebb parazitanövény, az ötszögletű aranka (Cuscuta pentagona), és két leggyakoribb gazdaszervezete - a paradicsom és a lúdfű (Arabidopsis) - közötti kapcsolatot vizsgálta. Az aranka speciálisan módosult gyökerét, az úgynevezett hausztóriumot (szívógyökér) használja ahhoz, hogy hozzákapcsolódjon a gazdanövényhez, és kiszívja annak nedvesség- és tápanyagtartalmát. Amikor Westwood részletesebben is megvizsgálta ezt a kapcsolatot, azt vette észre, hogy a növények-RNS molekulákat is cserélnek egymással. Ez azt jelenti, hogy a parazita genetikai információkat csikar ki a megtámadott szervezettől.

Amikor a parazitanövény megtámadja a gazdaszervezetet, genetikai információkat cserélnek egymással Forrás: Virginia Tech College of Agriculture and Life Sceinces

Mégsem olyan törékenyek a hírvivő-RNS-ek

A mostani tanulmányban a kutatók a hírvivő-RNS (mRNS) molekulák mozgását vizsgálták. Ezek a molekulák a fehérjeszintézisre vonatkozó információkat fordítják le a DNS-ről, majd ezt a fehérjeszintézis helyszínére, a riboszómákhoz szállítják. Sokáig azt gondolták, hogy a hírvivő-RNS átadása nem lehetséges különböző fajok között, mivel túl törékeny és rendkívül rövid életű molekuláról van szó.

Westwood felfedezése ezt a korábbi nézetet cáfolta meg. A parazita és a gazdaszervezet kapcsolata során sok ezer mRNS cserélt egymással gazdát, ezzel egyfajta párbeszédet teremtve a két növényfaj között. Legnagyobb intenzitással az aranka és a lúdfű között zajlott a hírvivő-RNS-ek cseréje, míg a paradicsom esetében az mRNS-ek kicserélődése valamivel csekélyebb mértékű volt.

A time-laps videón a parazita növény megtámadja a paradicsomot. Azon kívül, hogy az élősködő növény tápanyagot lop áldozatától, még genetikai információkat is kicsikar tőle

Lefegyverzi az áldozatot

A genetikai információ kicserélődése a kutatók szerint valószínűleg a parazita növény érdekeit szolgálja. Első lépésként az aranka egyfajta trójai falóként beküldi saját hírvivő-RNS-eit a gazdanövénybe, hogy leépítse annak védekezését a parazitával szemben.

Ezzel párhuzamosan a gazdanövényből is kerül mRNS az arankafajba, amivel a parazitanövény áldozata növekedéséről és fejlődéséről szerez információkat. „Az egész olyan, mintha egy hacker bejutna a vállalati számítógépbe és feltörné a titkos belső levelezést” – mondta a Livescience-nek Westwood.

A kutató következő célja az lesz, hogy kiderítse, a kicserélt hírvivő-RNS-ek pontosan milyen konkrét információkat közvetítenek. Az új adatokból az is kiderülhet a későbbiek során, hogy hasonló kommunikációval élnek-e más nem-növény élősködő fajok (például egyes baktériumok, gombák) is.

Az éhezőkön is segíthet

Az eredmények a remények szerint segíthetnek majd az élelmiszerhiány kezelésében is. „Afrikában ugyanis nagy gondot jelent több olyan parazitanövény elterjedése, amelyek az ottani legfontosabb tápláléknövények létét fenyegetik” – mondta Julie Scholes, a Sheffield Egyetem egyik kutatója.

„Azon kívül, hogy nagyobb betekintést nyertünk a növényi kommunikációba, Westwood eredményei felhasználhatóak lesznek arra, hogy a parazita által küldött mRNS-t újraprogramozzuk, és ezzel a gazdanövényeket megvédjük” – értékelte az új tanulmányt Scholes. A publikációt a Science magazin augusztus 15-i számában jelentették meg.