Jak twierdzą naukowcy w artykule opublikowanym w czasopiśmie Current Biology, pospolita jemioła, symbol katolickich świąt Bożego Narodzenia, okazała się wyjątkowym królestwem roślin, które nie wie, jak rozkładać cukry za pomocą tlenu i wykorzystywać ich energię do produkcji energii komórkowej.
„Nasi koledzy odkryli niedawno, że jemioła nie posiada genów związanych z oddychaniem tlenem w mitochondriach. Myśleliśmy, że „przenieśli się” do innej części genomu i byliśmy zdumieni, gdy zdaliśmy sobie sprawę, że jemioła całkowicie pozbyła się tej części metabolicznej maszyny komórki. Uważano go za niezbędną część komórek wszystkich wielokomórkowych stworzeń”- powiedział Andrew McLean z John Innes Centre w Norwich w Wielkiej Brytanii.
Botanicy odkryli stosunkowo dawno temu, że niektóre rośliny straciły w odległej przeszłości zdolność do fotosyntezy i niezależnej ekstrakcji składników odżywczych, nauczywszy się pasożytować na innych roślinach, a nawet grzybach. Tacy przedstawiciele flory, tak zwane rośliny mykoheterotroficzne, najczęściej spotyka się w lasach oraz w ciemnych zakątkach terenu, gdzie inni przedstawiciele świata roślin po prostu nie mogą przeżyć.
Uderzającym przykładem takich roślin są orchidee, które rosną w lasach tropikalnych i umiarkowanych i pasożytują na różnych rodzajach grzybów, które podstępnie podstępnie dostarczają sobie w składniki odżywcze i minerały. Istnieją dziesiątki gatunków innych roślin kwitnących, które prowadzą podobny styl życia.
McLean i jego koledzy odkryli roślinę, która doprowadziła ten proces do logicznego zakończenia - całkowicie straciła zdolność nie tylko do samodzielnego pozyskiwania cukrów tylko w drodze fotosyntezy, ale także do rozkładania „skradzionych” składników odżywczych przy użyciu tlenu. Okazało się, że była to pospolita jemioła, pasożytnicza roślina, której gałęzie Europejczycy zdobią swoje domy w okresie Bożego Narodzenia i Nowego Roku.
Analizując genom tego przedstawiciela flory, autorzy artykułu zwrócili uwagę na niezwykle krótką długość tej części, która kontroluje pracę mitochondriów - komórkowych „stacji energetycznych”, w których utlenia się glukozę i inne składniki odżywcze oraz wytwarzane są cząsteczki ATP, uniwersalna komórkowa „waluta energetyczna”.
W odległej przeszłości mitochondria były niezależnymi organizmami, ale później połączyły się z przodkami roślin i zwierząt i stopniowo stały się częścią ich komórek, tracąc prawie wszystkie geny, z których większość „przeniosła się” do jądrowego DNA. Z tego powodu skurcz tej części genomu jemioły zainteresował, ale nie zaskoczył genetyków.
Niemniej jednak były powody do zaskoczenia - okazało się, że geny odpowiedzialne za pracę tzw. „Kompleksu I”, kluczowego zestawu enzymów mitochondrialnych, całkowicie zniknęły zarówno z jądrowego, jak i mitochondrialnego DNA. Białka te, jak wyjaśniają naukowcy, są odpowiedzialne za „spalanie” węglowodanów i innych składników odżywczych w komórkach wszystkich substancji wielokomórkowych i wykorzystywanie ich energii do innych celów.
Film promocyjny:
Pytanie brzmi, jak więc przetrwa jemioła? Jak wykazały dalsze eksperymenty McLeana i jego współpracowników, rośliny te wytwarzają cząsteczki ATP z wykorzystaniem glikolizy i innych „beztlenowych” rodzajów metabolizmu, których wydajność jest dziesięciokrotnie niższa.
Poza tym część cząsteczek „waluty energetycznej”, jak podejrzewają naukowcy, jemioła po prostu kradnie właścicielowi. Obaj, zdaniem genetyków, wyjaśniają, dlaczego te pasożyty wysysają niezwykle duże ilości cukrów z gałęzi swoich ofiar.
Teraz McLean i jego koledzy analizują DNA wielu innych gatunków roślin pasożytniczych, sprawdzając, czy jemioła jest naprawdę wyjątkowa pod tym względem.