گیاه خردل خاکستری، یک گونه وحشی از کلم، عملکرد فتوسنتز بسیار خوبی دارد. رنه بوستن کشف کرد که این به دلیل این واقعیت است که این گیاه قطعات DNA را کپی کرده است که فتوسنتز را تنظیم می کند.
گیاهان می توانند با کپی کردن یا حذف قطعات DNA خود را با شرایط شدید سازگار کنند. محققان گیاهی به این تنوع تعداد کپی می گویند: تنوع تعداد کپی های DNA یک ژنوم است. گاهی اوقات، از قطعات ریز DNA فقط از پنجاه جفت باز تشکیل شده است. گاهی اوقات صدها ژن کپی می شوند.
نسخه های بیشتری از ژن های فتوسنتز
بوستن گیاه خردل خاکستری، یک نوع وحشی از brassica یا کلم را مورد مطالعه قرار داد. این علف هرز بومی منطقه مدیترانه است اما به دلیل فتوسنتز عالی در مقایسه با سایر گیاهان به سرعت در سراسر اروپا گسترش می یابد. علاوه بر این، این گیاه تحمل بالایی به نور دارد. اکثر گیاهان در نور شدید خورشید فتوسنتز را متوقف می کنند، اما خردل خاکستری همچنان نور خورشید را به قند تبدیل می کند.
وقتی بوستن ژنوم خردل خاکستری را با ژنوم دیگر گونه‌های براسیکا مقایسه کرد، متوجه شد که خردل خاکستری دارای نسخه‌های بیشتری از ژن‌هایی است که فتوسنتز را هدایت می‌کنند. آزمایش براسیکاهای مختلف در آزمایشگاه تحت نور محدود و فراوان نشان داد که ژن‌های مربوطه در خردل خاکستری به طور قابل‌توجهی فعال‌تر بودند و گیاه در زیر نور شدید به رشد خود ادامه داد. تحقیقات بعدی اکنون باید مشخص کند که آیا این خواص مطلوب را می توان به گونه های دیگر براسیکا منتقل کرد یا خیر.
مزیت تکاملی
تنوع تعداد کپی اغلب در گیاهان رخ می دهد. شناخته شده ترین نمونه زمانی پدیدار شد که کشاورزان شروع به استفاده از علف کش Round-Up کردند. در ابتدا همه علف های هرز از بین رفتند. با این حال، به زودی، چندین گیاه تحمل گلایفوسیت، عامل فعال در Round-Up را ایجاد کردند. این گیاهان با یک کپی از ژن X شروع کردند که پروتئینی برای رشد تولید می کند. گلایفوسیت با این پروتئین واکنش می دهد و از تولید اسیدهای آمینه مورد نیاز برای رشد گیاه جلوگیری می کند و در نهایت گیاه را می کشد. سازنده Round-Up محصولات سویا، ذرت و سیب زمینی را تغییر داد تا از واکنش گلایفوسیت با پروتئین های آنها جلوگیری کند و بقای این محصولات را تضمین کند.
با این حال، در عرض ده سال، اولین گیاهان مقاوم به Round-Up ظهور کردند. چندین گونه از ژن X کپی کردند، گاهی اوقات تا 100 کپی می ساختند که گیاه را وادار به ساخت پروتئین های بیشتری می کرد. در نتیجه، گلایفوسیت تنها بخشی از پروتئین محرک رشد را خنثی کرد و گیاه را قادر به زنده ماندن کرد.
Boesten: “گیاهان می توانند با افزایش یا توقف تولید مواد خاص خود را با استرس های محیطی سازگار کنند. هرچه کپی کپی بزرگتر باشد، تأثیر بیشتری دارد. نسخه‌های بزرگ لزوماً منجر به انواع قابل دوام نمی‌شوند، اما جهش‌یافته‌ها با نسخه‌های اضافی که اغلب زنده می‌مانند، دست برتر تکاملی را دارند.
منبع: wur.nl