Venusflugfällan omkopplade befintliga gener så att den kunde äta kött.
Pascal Goetgheluck/Minden Pictures
Hur utvecklar en växt smak för kött? I pjäsen Little Shop of Horrors räcker det med en droppe människoblod. Men i verkligheten krävs det mycket mer. En studie av tre närbesläktade köttätande växter tyder på att en skicklig genetisk blandning hjälpte dem att utveckla förmågan att fånga och smälta proteinrika måltider.
Köttätande växter har utvecklat många försåtliga sätt att fånga byten. Kärlväxter använder till exempel ”fallfällor” som innehåller enzymer för att smälta bortsprungna insekter. Andra – däribland den närbesläktade Venusflugan (Dionaea muscipula), den vattenlevande vattenhjulsplantan (Aldrovanda vesiculosa) och solgubben (Drosera spatulata) – använder rörliga fällor. Solrosan rullar ihop sin klibbiga landningsplatta när myggorna fastnar. Venusflugfällan använder sig av modifierade blad, eller kuddar, som slår ihop när en insekt landar – men först efter att kuddarna känner av flera beröringar på sina utlösande hår.
För att ta reda på hur dessa fällor har utvecklats sekvenserade forskare ledda av den datorbaserade evolutionsbiologen Jörg Schultz och växtbiologen Rainer Hedrich, båda från Würzburgs universitet, genomet av solgubbsplantan, vattenhjulsplantan och Venusflugfällan, som alla är nära besläktade. De jämförde sedan deras genomer med dem från nio andra växter, inklusive en köttätande kittelväxt och icke-köttätande rödbets- och papayaplantor.
De fann att nyckeln till evolutionen av köttätande i denna del av växtriket var dupliceringen av hela genomet hos en gemensam förfader som levde för cirka 60 miljoner år sedan, rapporterar forskargruppen i dag i Current Biology. Dupliceringen frigjorde kopior av gener som en gång användes i rötter, blad och sensoriska system för att upptäcka och smälta byten. Exempelvis har köttätande växter använt kopior av gener som hjälper rötterna att absorbera näringsämnen för att absorbera näringsämnena i det smälta bytet. ”Att rotgener uttrycks i bladen hos köttätande växter är helt fascinerande”, säger Kenneth Cameron, botaniker vid University of Wisconsin i Madison.
Hedrich och hans kollegor drar slutsatsen att köttätande växter utvecklades en gång i de tre arternas förfader och, oberoende av varandra, i kittelväxten. Om man lägger till dessa två nya ursprung till andra som redan är dokumenterade, drar forskarna slutsatsen att köttätande har utvecklats minst sex gånger.
”Styrkan ligger i den jämförande analysen”, säger Maria Logacheva, växtforskare vid Skolkovo Institute of Science and Technology, som inte var inblandad i arbetet. ”Den visar tydligt hur de nya egenskaperna uppstår.”
Victor Albert, evolutionär växtbiolog vid University at Buffalo, säger dock att Hedrichs grupp inte har tillräckligt med data för att stödja de två nya ursprungskällorna, särskilt eftersom vissa gener som är viktiga för predation fanns i en tidigare förfader som var gemensam för krukväxter och de tre nyligen sekvenserade växterna. Hans team håller på att sekvensera ytterligare två solrosarter för att hjälpa till att klargöra vad som hände.
Men Luis Herrera-Estrella, växtgenomiker vid Texas Tech University, är glad över att känna till de nya generna som nu är kopplade till rovdjur. Han och andra kan studera hur generna omkopplades för att göra köttätande möjligt. Hedrich säger att det faktiskt verkar som om de flesta växter redan har många av de nödvändiga generna. ”Vägen till köttätande verkar vara öppen för alla växter”
.