Как и в гонке вооружений, растения постоянно вырабатывают новые токсичные соединения, чтобы защитить себя от травоядных и болезней - и, как и на войне, важна мобильность. Поэтому в ходе эволюции растения выработали транспортные белки, чтобы эффективно и своевременно концентрировать токсичные защитные соединения там, где они нужны больше всего.
"Это захватывающее открытие, потому что часто предполагается, что эволюция управляется тем, что дает организму преимущество. Почему же тогда эти переносчики сохранялись в ходе эволюции, когда соединения, которые они перемещают, еще не появились?" говорит доцент Хуссам Нур-Элдин.
Discovery вызывает международный интерес
Ученые исследовали, как транспортные белки эволюционировали вместе с появлением новых защитных соединений. Цель исследования заключалась в том, чтобы понять, как транспортные белки приобретают способность переносить новые токсичные соединения, и что первично в эволюции: способность транспортного белка переносить защитное соединение или само соединение?
Первый автор Мортен Эгеванг Йоргенсен говорит, что команда была удивлена, обнаружив, что белки, способные транспортировать новые защитные соединения, могли развиться еще до того, как эти соединения появились в природе.
Недавно международный журнал по науке о жизни и биомедицине eLife опубликовал исследование, поскольку его результаты имеют большое значение для нашего понимания того, как транспортные белки развивают способность транспортировать новые соединения.
Курица или яйцо?
Научный вопрос, другими словами, является проблемой «курица или яйцо». До сих пор считалось, что токсичные соединения должны появиться в природе, прежде чем возникнет необходимость в их транспортировке.
Однако, как показывают исследования, транспортные белки могут появиться задолго до того, как соединения увидят свет.
Йоргенсен поясняет, что, возможно, самые ранние транспортные белки способны переносить несколько различных токсичных соединений (в том числе и тех, которых еще не существует в природе), и только позже, когда в природе появились новые токсичные соединения, появляются транспортные белки, ответственные за перенос новых токсичных соединений.
«Теперь мы пытаемся понять, как эти транспортные белки смогли пережить естественный отбор, пока не появились их соединения», - продолжает Нур-Элдин.
1 миллиард человек может съесть нетоксичный клубень маниоки
Результаты интересны не только тем, кто интересуется фундаментальными исследованиями и эволюцией.
Исследование также дало ценные знания о том, как можно сделать сельскохозяйственные культуры, содержащие токсичные соединения в съедобных частях, более здоровыми.
В ходе исследования ученым удалось идентифицировать белки, ответственные за перенос токсичных соединений в растении маниоки. Маниока является важным источником пищи для 1 миллиарда человек, но корни содержат большое количество цианистого водорода.
«Теперь, когда мы идентифицировали транспортные белки, которые способны перемещать эти токсичные соединения, мы можем предотвратить их накопление в корнях съедобных растений», - говорит профессор Барбара Энн Халкиер, глава центра DynaMo и часть команды, и продолжает: «В долгосрочной перспективе результаты могут улучшить качество продуктов питания».