Plantele pot transfera gene între ele fără intervenția omului, chiar dacă acestea nu fac parte din aceeași specie.
„Am arătat faptul că transferul lateral de gene este un proces larg răspândit în cazul ierburilor”, a declarat Luke Dunning din cadrul Universității din Sheffield, Marea Britanie. Descoperirea întărește teoriile conform cărora ADN-ul poate fi transferat de la un organism complex la altul și că acest lucru poate aduce beneficii organismului acceptor.
Biologii cunosc de zeci de ani faptul că organismele unicelulare, precum bacteriile, pot transfera gene între ele. Acest proces poartă numele de transfer lateral de gene sau transfer orizontal de gene. Totuși, în urmă cu 20 de ani, cercetătorii credeau faptul că acest proces nu poate acea loc în cazul organismelor cu celule mai complexe, cunoscute sub numele de eucariote (grupul care include toate animalele, plantele și ciupercile).
„Oamenii credeau că este acest fenomen era specific bacteriilor, așadar acesta nu ar fi trebuit să aibă loc și în cazul eucariotelor. În doar 10-15 ani acest lucru s-a schimbat. În zilele noastre sunt cunoscute multe astfel de eucariote. De exemplu, există o genă de plantă, care a fost transferată la insecte”, a declarat Cunning.
Majoritatea studiilor cu privire la acest fenomen s-au concentrat pe exemple izolate: de exemplu, în anul 2019 echipa lui Dunning a descoperit faptul că că specie de plantă, denumită Alloteropsis semialata, avea 59 de gene transferate lateral.
Pentru a afla cât de răspândit este transferul lateral de gene, echipa lui Dunning a studiat genomul a 17 specii de ierburi. Unele dintre acestea au evoluat în mod independent față de celelalte timp de 50 de milioane de ani. Ierburile studiate au inclus culturi alimentare precum orezul asiatic, grâul comun și meiul coadă de vulpe.
Echipa de cercetare a descoperit faptul că 13 din cele 17 specii analizate conțineau gene transferate lateral, indicându-se astfel un transfer pe scară largă. În total au fost transferate 170 de gene.
„Pe măsură ce sunt secvențiate din ce în ce mai multe genomuri de eucariote, cu atât descoperim mai multe exemple de transfer orizontal de gene”, a declarat Julia Van Etten din cadrul Universității Rutgers din New Jersey. Ea a fost co-autorul unui studiu efectuat în anul 2020, în cadrul căruia s-a estimat că aproximativ 1% din genele din eucariotele unicelulare, denumite protiste, sunt rezultatul transferului lateral de gene.
Pentru fiecare 10.000 de gene existente în genomurile ierburilor, echipa estimează că 3,72 dintre acestea sunt transferate lateral. „Totuși, aceasta este o subestimare masivă, deoarece doar anumite gene transferate vor fi favorizate de selecția naturală și vor deveni comune într-o populație. Probabil că acesta este un proces continuu”, a declarat Dunning.
Echipa a descoperit faptul că transferul lateral de gene a fost mai frecvent în rândul speciilor înrudite, probabil pentru că genele lor sunt mai compatibile. Totuși, acest transfer a avut loc și în cazul speciilor mai puțin înrudite.
De asemenea ,transferurile laterale de gene au fost mai frecvente în cazul ierburilor care aveau rizomi, adică tulpini subterane care pot forma rădăcini și lăstari sub suprafață. „Acestea sunt țesuturi care permit plantelor să se reproducă asexuat. Dacă în acel ribozom poate fi introdus ADN străin atunci când planta se regenerează, atunci acel ADN se va afla în fiecare celulă a clonei respective, inclusiv în flori. Așadar, acesta va intra în linia germinativă”, a declarat Dunning.
„Cel mai important lucru este să aflăm cum are loc acest proces”, a adăugat Dunning. Ierburile nu se hibridizează între ele, deoarece ADN-ul lor ar arăta foarte diferit dacă acest proces ar avea loc. El sugerează că, în multe cazuri, polenizarea cu ajutorul vântului ar putea fi un factor.
„Deși genele transferate lateral reprezintă doar un procent mic din genomurile eucariotelor, acestea ar putea avea, în continuare, un impact major asupra evoluției. De exemplu, algele roșii, care trăiesc în medii toxice și la o temperatură ridicată, prosperă în condițiile date, deoarece plantele au dobândit, prin transfer orizontal, gene care ajută la detoxifierea arsenicului și a mercurului și care sunt capabile să proceseze zaharuri. Așadar în cazul acestora, procesul de fotosinteză nu este permanent necesar”, a declarat Van Etten.
„Este posibil ca transferurile laterale de gene să stea la baza unora dintre trăsăturile regăsite în tulpinile domestice de plante de cultură, precum grâul. Deși este doar speculație, în cazul în care aceasta se va confirma, va însemna că transferul lateral de gene ne-a ajutat să creăm culturile care acum ne hrănesc”, a declarat Dunning.
