Acest lucru a fost anunțat de o echipă formată din opt membri ai lui Joseph Ecker de la Institutul Salk pentru Studii Biologice din La Jolle (California, SUA). Primul autor al articolului a fost colegul său Robert Schmitz.

planta

Acestea sunt primele dovezi că așa-numitele codul epigenetic al unui organism, adică un strat suplimentar de instrucțiuni biochimice din ADN, se poate dezvolta mai repede decât codul genetic în sine, afectând în mod semnificativ trăsăturile biologice.

„Cercetările noastre arată că nu este vorba doar de gene. Am constatat că aceste plante au un cod epigenetic care este mai flexibil și are un impact mai mare decât ne-am imaginat. Moștenirea are în mod clar o componentă pe care nu o înțelegem prea bine. Este posibil ca noi oamenii să avem un mecanism epigenetic activ similar care să ne determine trăsăturile biologice și să fie transmis copiilor noștri ”, a spus Joseph Ecker.

El și colegii săi au analizat ADN-ul plantei de muștar Arabidopsis Thaliana, care joacă rolul șobolanului în cercetarea animalelor în cercetarea plantelor. De aceea în 2000 a devenit prima plantă cu decodificare ADN.

Cu toate acestea, noile metode de cartografiere rapidă a ADN-ului în nucleul unei celule, materialul genetic de bază sau genomul, au dezvăluit că genele codificate prin combinații triple de patru „litere” de ADN nu determină întotdeauna dezvoltarea și rezultatul unui organism, precum și funcțiile sale fiziologice și mediul de comportament.
Cercetarea plantelor a adus o contribuție semnificativă la o astfel de concluzie. Codul epigenetic a fost evidențiat prin trăsături precum forma florii și culoarea fructului, care pur și simplu nu pot fi explicate prin regulile genetice clasice mendeliene.

Este similar cu animalele. La șoareci, de exemplu, tendința către obezitate se transmite intergenerațional, ceea ce nu poate fi explicat prin diferențe în codul genetic al animalelor grase și sărace.
Chiar și cercetările asupra gemenilor identici umani au oferit dovezi aici. Au trăsături biologice diferite, în ciuda faptului că au moștenit aceleași secvențe de ADN de la părinți.
Toate urmele au dus în cele din urmă la markeri chimici care acționează ca un control genetic asupra secvenței ADN-ului în sine.

Mutațiile genetice comune apar spontan și sunt moștenite de generația următoare. În mod similar, mutații epigenetice, așa-numitele epimutare și, ulterior, răspândită în întreaga populație în cauză. Cu toate acestea, circumstanțe mai precise, cum ar fi frecvența apariției lor, rata răspândirii lor și amploarea influenței lor asupra dezvoltării și funcției trăsăturilor biologice, au rămas neclare.
Echipa lui Joseph Ecker a experimentat acum cu 30 de generații de arabi. Schimbarea generală intergenerațională sa dovedit a fi relativ mică. Cu toate acestea, au documentat în mod clar apariția spontană a epimutațiilor cu o frecvență mult mai mare decât cu mutațiile ADN. În plus, în etapele în care aceste epimutații au avut un efect foarte puternic asupra activității anumitor gene.
Mai exact, au cartografiat așa-numitul metilarea, atașarea grupărilor metil la materialul genetic care poate modifica activitatea genelor.

Femeile arabe experimentale erau toate clone ale unui strămoș, astfel încât secvențele ADN-ului lor s-au schimbat cu greu de la o generație la alta. Orice schimbări intergeneraționale observate în trăsăturile observate au fost foarte probabil să fie epigenetice.

„Nu ați putea face astfel de cercetări asupra oamenilor, deoarece ADN-ul nostru este amestecat în fiecare generație, combinând contribuția ambilor părinți. Cu toate acestea, spre deosebire de oameni, anumite plante sunt ușor clonate, astfel încât semnalul epigenetic nu dispare în zgomotul genetic ”, a explicat Joseph Ecker.

Experimentul a arătat că, în fiecare generație, până la câteva mii de situri de metilare pe ADN-ul plantei s-au schimbat spontan, fără nicio presiune puternică din mediu. Este doar o mică parte din cele șase milioane de astfel de situri estimate în ADN-ul arab, dar de aproximativ o sută de mii de ori mai mult decât numărul de modificări secvențiale ADN spontane.

Codul epigenetic al plantelor și probabil al altor organisme este, prin urmare, mult mai volatil decât codul genetic al acestora. Oamenii de știință au fost și mai surprinși de măsura în care un număr de gene de plante cu metilare modificată și-au modificat activitatea, „au pornit” și „s-au oprit” diferit. Adică, altfel au controlat funcțiile celulare prin producția de proteine.
Joseph Ecker vede acest lucru ca fiind una dintre primele dovezi că codul epigenetic poate fi rescris rapid și că are efecte cu adevărat semnificative.

„Pur și simplu ne-a dat seama atunci. Dacă semănăm cu aceste plante într-o formă sau alta, epigenomul nostru poate suferi, de asemenea, modificări spontane relativ rapide, care ar putea afecta în mod masiv trăsăturile noastre biologice ", a spus el.

El și echipa sa intenționează să descopere mecanismele biochimice exacte prin care se întâmplă acest lucru. Investigați în continuare dependența modificărilor epigenetice ale plantelor de factorii de mediu, cum ar fi temperatura. Și, de asemenea, dacă modificările epigenetice din plante oferă plantelor mai multă flexibilitate în a răspunde schimbărilor din mediu.

„Credem că aceste evenimente epigenetice ar putea reduce la tăcere genele atunci când nu au nevoie de ele și apoi le pot readuce înapoi atunci când condițiile externe o cer”, a concluzionat Joseph Ecker.
El și colegii săi au publicat aceste constatări cheie, nu numai pentru genetica plantelor, în numărul preliminar online al revistei Science (Science Express).