Представьте, что генетики в будущем каким-то образом научатся внедрять механизмы фотосинтеза в людей? Хотели бы питаться энергией солнца?

Разноцветная кукуруза выглядит так, будто её раскрасили акварелью или собрали из стеклянных бусин. Но это не магия селекционеров и уж точно не ГМО. За все эти радужные переливы отвечают… прыгающие гены, или транспозоны!

Да, эти ваши гены ещё и прыгать умеют 🥲

Транспозон — это мобильный элемент ДНК, который содержит в себе последовательности, нужные для перемещения (включая белки, обеспечивающие этот процесс - транспозазы). Транспозоны называются «прыгающими», потому что могут изменять свою локацию в ДНК, изменяя структуру и активность генов.
Такое подвижное поведение обеспечивает генетическое разнообразие и динамику генома, но иногда может вызывать мутации, изменять работу генов и влиять на признаки организма.

✨Их открыла удивительная учёная Барбара МакКлинток в середине XX века. Долгие годы в научном сообществе её булили и отрицали идею "прыгающих генов", но потом выяснилось, что Барбара - права. За открытие работы транспозонов в початках разноцветной кукурузы она получила Нобелевскую премию.  Её исследования на кукурузе показали, что транспозон, «садясь» рядом с геном, контролирующим цвет (например, геном синтеза пигментов), может либо подавлять этот ген, выключая его активность и снижая пигментацию, либо наоборот — активировать его. Благодаря этому на одном и том же початке появляются пятна, полоски и мозаика из разных оттенков.

Размер цветного пятна зависит от стадии развития зерна в момент «прыжка» транспозона: если транспозон переместился рано, пятно будет крупным, если поздно — маленьким.

Именно поэтому сорта вроде Glass Gem выглядят так фантастически: каждое зёрнышко похоже на бусинку, у каждой — свой уникальный рисунок. И важно: это естественный процесс внутри генома самой кукурузы. В отличие от ГМО, где люди целенаправленно встраивают чужеродные гены, здесь ДНК "тасует" собственные генетические элементы.

📍Погрузившись в историю с транспозонами, я увидела какое же гигантское разнообразие характерно для сортов кукурузы!!
Пара слов о самых красивых и необычных сортах:

● Glass Gem — легенда разноцветной кукурузы. Те самые радужные зёрна как стеклянные бусины — от голубых до насыщенно-фиолетовых. Больше декоративный сорт, но из него делают муку и попкорн.

● Maiz Morado — тёмно-фиолетовая перуанская кукуруза, богатая антоцианами. Из неё готовят напиток «чича моррада».

● Земляничная (Strawberry Popcorn) — маленькие красные початки, похожие на клубнику. Используется для попкорна и в декоративных целях.

● Montana Multicolor Corn / Indian Ornamental Corn Heirloom — пёстрая смесь жёлтых, чёрных, синих и кремовых зёрен в одном початке.

● Биколор (Peaches & Cream) — бело-жёлтые початки, сладкие и нежные.

● Zea mays - стандартная жёлтая кукуруза, которую мы чаще всего видим на прилавках рынков)

Лайк - если влюбились в клубничную кукурузу! 😍

P.S. Больше интересного про биологию в моём тгк vasya_granat 🌿

За красивым названием "Восточная изумрудная элизия" (лат. Elysia chlorotica) скрывается морской слизень, обитающий у восточного побережья Северной Америки. Это создание выглядит скорее как плоский лист, чем как моллюск. А его необычный цвет является результатом одного из самых удивительных биологических "ограблений" в природе.

Elysia chlorotica питается нитчатыми желто-зелеными водорослями Vaucheria litorea. Но в отличие от обычных травоядных, слизень не просто переваривает пищу — он "ворует" у нее органеллы, отвечающие за фотосинтез. Хлоропласты из клеток водоросли встраиваются в клетки пищеварительной системы слизня и продолжают полноценно работать там месяцами.

Как работает биологическая кража

Хлоропласты не могут функционировать самостоятельно — им нужны сигналы от ядра клетки растения, которое содержит критически важные гены. Но эволюция вручила слизню решение этой проблемы: моллюск ворует не только хлоропласты, но и часть генетического кода водоросли.

Для успешного встраивания генов водоросли в геном Elysia chlorotica используется горизонтальный перенос генов. Это явление, когда генетический материал передается между организмами не через размножение, а напрямую — редкость для многоклеточных животных, но обычное дело для бактерий.

Благодаря этим украденным генам слизень начинает производить белки, необходимые для обеспечения работы хлоропластов. То есть животное научилось управлять растительной органеллой столь же качественно, как родительское растение.

Когда молодой слизень впервые съедает водоросль и "заражается" хлоропластами, он может обходиться без пищи до 10 месяцев — при условии доступа к солнечному свету. Хлоропласты используют энергию света для преобразования углекислого газа и воды в органические вещества, которые и идут на корм слизню.

Важно понимать, что это не симбиоз, когда два организма мирно сосуществуют на взаимовыгодных условиях. Это клептопластия — буквально "кража пластов" (в данном случае хлоропластов). Водоросль погибает, но ее органеллы продолжают какое-то время выполнять свои функции в теле нового хозяина.

Elysia chlorotica ставит под сомнение четкое разделение между животными и растениями. Да, перед нами, определенно, животное с пищеварительной и нервной системами, способное свободно передвигаться. Но при этом оно фотосинтезирует как растение и располагает растительными генами в своем геноме.

Эволюция — гораздо более творческая и гибкая штука, чем принято считать.

Читайте также:

• Сколько массовых вымираний было на Земле?

• Исследование: сверхновые стали причиной двух массовых вымираний на Земле.

• 7 доисторических морских животных, которые дожили до наших дней.

Кто не знает карельскую березу? Уже много лет человечество поет дифирамбы ее крепкой и красивой древесине с фантастическим узором, из которой получается прекрасная мебель и утварь. Правда, стоит все это удовольствие недешево. Причина проста – карельская береза достаточно редка, а ее культивирование было непростой задачей. Но сегодня принесли вам сногсшибательную новость: ученые наконец поняли, почему древесина карельской березы такая крутая!

С самого начала было не очень понятно, что за механизмы отвечают за возникновение этой формы – карельская береза является вариантом обыкновенной березы повислой. Схожие структуры время от времени могут образовываться и в древесине других видов – они известны как капы. Существовало множество предположений о причинах этого явления: называли и неблагоприятные условия среды, и вирусные заболевания, и генетические нарушения. Если в эксперименте искусственно нарушить поток питательных веществ в стволе, то локально получить подобную «извилистость» можно и у обычных деревьев (но это не слишком эффективно). Известно, что для карельской березы декоративные признаки древесины могут наследоваться последующими поколениями, но механизм наследования известен не был.

Почему же симпатичную березку нельзя было насеивать подобно огурцам и радоваться древесине? Все просто: семена, полученные от деревьев-родителей, давали только 30-40 % потомства с древесиной подобного типа. И это в лучшем случае, ведь иногда из зеленого березового детсада ни одно деревце не становилось обладателем чудесной узорчатости! Оно и понятно – у каждого семечка два родителя, и пыльца могла прилететь от самой обычной березы с простой древесиной. Понять, что среди древесных подростков затесались те самые карельские березки, можно было только спустя 5-10 лет, когда молодежь окрепнет. Неудобно как-то, не находите? Чтобы обойти эту проблему, можно прививать ветви карельской березы на обычную или вообще клонировать растение в пробирке, но это заметно увеличивает трудозатраты.

Вот о том же подумали и наши ученые. Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет объединил свои силы с Институтом леса Карельского научного центра РАН, и в результате у них получилось понять, что же делает древесину березы настолько необычной.

При поломке гена, отвечающего за нормальное развитие водопроводящей ткани в растении, древесина искажается. У карельской березы в десятой хромосоме ученые обнаружили настоящую кашу из генов – многочисленные вставки и выпадения исказили генетическую картину, что, скорее всего, и является причиной появления признака. Причем значительная их часть связана с транспозонами – так называемыми «прыгающими генами». Это участки ДНК, которые в зависимости от регулирующих механизмов могут вырезаться из одного места генома и встраиваться в другом. Внимание: это все естественные механизмы клетки, никакого ГМО! Более того, в наших собственных клетках такие механизмы тоже есть. Транспозоны являются важным инструментом формирования ответных реакций организма на внешние и внутренние стимулы по принципу «если — то». Это может объяснить, почему же, несмотря на возможность наследования, кудрявая древесина далеко не так проста – она может развиваться частично или даже уже у взрослого дерева, условия роста которого внезапно ухудшились.

Однако на этом исследования не заканчиваются: пока было проанализировано около 200 деревьев из Карелии – все они относительно близки друг другу генетически. Еще вопрос, будет ли то же самое работать с деревьями из других регионов. Тем не менее уже сейчас при помощи ПЦР (полимеразная цепная реакция – ключевой метод синтеза ДНК в пробирке, позволяющий в том числе убедиться, что в исходном материале наличествует фрагмент с заданной последовательностью) можно определить, получилась ли карельская береза с характерной узорчатостью, уже с момента «младенчества» дерева.

Вот такие они, новости мира деревьев!

Источник.