A Vénusz légycsapda átprogramozta a meglévő géneket, hogy lehetővé tegye számára a húsevést.
Pascal Goetgheluck/Minden Pictures
Hogyan fejleszti ki egy növény a hús ízét? A Little Shop of Horrors című darabban ehhez csak egy csepp emberi vérre van szükség. De a való életben ennél sokkal több kell. Most három, egymással közeli rokonságban álló húsevő növény tanulmányozása azt sugallja, hogy ügyes genetikai keveredés segített nekik kifejleszteni azt a képességet, hogy fehérjében gazdag ételeket kapjanak el és emésszenek meg.
A húsevő növények számos fondorlatos módszert fejlesztettek ki a zsákmányszerzésre. A kancsónövények például “csapdákat” használnak, amelyek enzimeket tartalmaznak a kóbor rovarok megemésztésére. Mások – köztük a közeli rokon Vénusz légycsapda (Dionaea muscipula), a vízi vízikerék (Aldrovanda vesiculosa) és a napraforgó (Drosera spatulata) – mozgó csapdákat használnak. A naptiszafa felcsavarja ragacsos leszállópadját, amikor a szúnyogok elkapják. A Vénusz légycsapda pedig módosított leveleket, vagyis párnákat használ, amelyek összecsukódnak, amikor egy rovar leszáll – de csak miután a párnák többször megérintették a kioldószőrzetüket.
Azért, hogy kiderítsék, hogyan fejlődtek ki ezek a csapdák, a Würzburgi Egyetem kutatói Jörg Schultz evolúcióbiológus és Rainer Hedrich növénybiológus vezetésével szekvenálták a napraforgó, a vízi vízikerék és a Vénusz légycsapda genomját, amelyek mind közeli rokonok. Ezután összehasonlították genomjukat kilenc másik növényével, köztük egy húsevő kancsónövénnyel, valamint nem húsevő répa- és papayanövényekkel.
Megállapították, hogy a növényvilág e részén a húsevés evolúciójának kulcsa a teljes genom duplikációja volt egy körülbelül 60 millió évvel ezelőtt élt közös ősben, számol be a csapat ma a Current Biology című folyóiratban. Ez a duplikáció felszabadította az egykor a gyökerekben, levelekben és a zsákmány felismerésére és megemésztésére szolgáló érzékszervekben használt gének másolatait. A húsevő növények például a gyökerek tápanyagfelvételét segítő gének másolatait átcsoportosították az emésztett zsákmány tápanyagainak felszívására. “Az, hogy a gyökérgének a húsevő növények leveleiben fejeződnek ki, teljesen lenyűgöző” – mondja Kenneth Cameron, a Madison-i Wisconsini Egyetem botanikusa.
Hedrich és kollégái arra a következtetésre jutottak, hogy a húsevés egyszer a három faj ősében, majd egymástól függetlenül a kancsónövényben fejlődött ki. Ha ezt a két új eredetet hozzáadjuk a már dokumentált többihez, a kutatók arra a következtetésre jutnak, hogy a húsevés legalább hatszor fejlődött ki.
“Az erősség az összehasonlító elemzés” – mondja Maria Logacheva, a Skolkovo Tudományos és Technológiai Intézet növénykutatója, aki nem vett részt a munkában. “Szépen megmutatja, hogyan alakulnak ki az új tulajdonságok.”
Victor Albert, a Buffalói Egyetem növényevolúciós biológusa szerint azonban Hedrich csoportjának nincs elég adata a két új eredet alátámasztására, különösen azért, mert néhány, a ragadozáshoz nélkülözhetetlen gén már egy korábbi, a kancsónövényekkel és a három újonnan szekvenált növénnyel közös ősben is létezett. Csapata további két napraforgófajt szekvenál, hogy segítsen tisztázni, mi történt.
De Luis Herrera-Estrella, a Texas Tech University növénygenomikusa örül az új géneknek, amelyek most a ragadozáshoz kapcsolódnak. Ő és mások tanulmányozhatják, hogy a gének hogyan lettek átprogramozva, hogy lehetővé tegyék a húsevést. Hedrich szerint ugyanis úgy tűnik, hogy a legtöbb növény már most is rendelkezik a szükséges gének nagy részével. “Úgy tűnik, hogy a húsevés felé vezető út minden növény számára nyitva áll.”