progenes | Про пшеницю 2/ Про пшеницу 2

Перш, ніж прочитати те, що буде написано нижче, варто освіжити знання дворічної давнини. Отже, спочатку читаємо ось цей пост. Він короткий, але інформативний і не нудний.

Два роки тому вчені почали перші розкопки в пшеничному геномі і подивимось, куди вони просунулись за два останніх роки. Влітку минулого року Science випустив окремий номер Slicing the wheat genome, присвячений сторіччю Нормана Борлога. Номер містить ряд статей про нові знахідки в геномі і деякі певні закономірності.

Якщо ви уважно прочитали пост по лінку, то вже знаєте, що геном пшениці складається з трьох диплоїдних геномів. Для лінивих процитую, бо це важливо "Виник цей гібрид імовірно 8000 років тому. Спочатку десь півмільйона років тому трапилася гібридизаційним аномалія між Triticum urartu (геном АА) з невідомим звіром, але ймовірно це був якийсь Sitopsis (геном ВВ). Вийшла тетраплоїдних полба Triticum dicoccum (ААВВ). Потім ця тетраплоїдних полба схрестилася з диплоїдним егілопсом Aegilops tauschii (геном DD) і теж там хромосоми не розійшлися по домівках, а получився такий ось гексаплоїдний монстр AABBDD." Геном пшениці містить близько 124 000 генів, він в 40 разів більший, ніж геном рису і в 7 разів більший, ніж геном кукурудзи.

Подібного "монстра" вдалось відтворити штучно і я про це також писала. Цей "монстр" називається синтетична пшениця.

Тепер ми цілком готові дізнатись, що ще новенького викопали в геномі пшениці. От уявіть собі, що в одній клітині зустрілися три геноми. У кожного своя програма, щодо того, як має розвиватись організм, коли і де який ген вмикається, який вимикається. При злитті геномів спостерігається так званий геномний шок, як його назвала Барбара МакКлінток на церемонії вручення Нобелівської премії. Індукуються мобільні елементи геному, зростає частоста мутагенезу, реструктуризуються геноми, аби компенсувати негативний ефект від неузгодженої роботи геномів. В результаті геноми якось домовляються і узгоджують своє співіснування, а у рослини формується нова фенотипова ознака.

Після таких пертурбації геноми трошки оклигують і починають вирішувати, хто тут головний і за що він буде відповідати. Спостерігається певна асиметрія в ролях геномів. Так геном АА визначає морфологічну ознаку та зовнішній вигляд, ВВ - стійкість до хвороб, DD - пекарські якості зерна і схильність до уражень. Але жоден з них не демонструє виразну домінантність. Вибачаюсь, що доводиться вдаватись до таких ламаркістських формулювань, це виключно художній прийом, так його і сприймайте.

Тому що, не дивлячись на розподіл ролей, кожен з цих геномів залишається більш-менш автономним і працює так, як йому "зручно". Спочатку два геноми ААВВ притирались 8 млн років, але коли до них підселився геном DD, то їм довелось передомовлятись по новому. Гібридизація цілих геномів - це дуже потужний еволюційний механізм, який не йде в порівняння з поодинокими мутаціями. Не втомлююсь повторити, що ГМО в порівнянні з пшеницею - це дитяча хлопавка в порівнянні з ядерним вибухом.

Щось підкручувати в цьому геномі дуже важко. Зменшують довжину стебла - підвищують стійкість до полягання. Але разом з тим, близькість колоска до землі, підвищує ймовірність ураження хворобами. Я також колись писала, як вдалось відредагувати три подібні гени, по одному в кожному з геномів, одним махом. Це ювелірна робота.

Наразі зусилля селекціонерів направлені на пошуки генетичних маркерів і донорів ознак, так щоб ворочати не декількома генами, а цілими шматками геномів. І я вам скажу, що це без перебільшень нагадує конструювання космічних апаратів по кількості інтелектуальних зусиль і фінансів, які туди спрямовані. Прямо якась гонка продовольчих озброєнь.

____________________________________________________________________

Прежде, чем прочитать то, что будет написано ниже, стоит освежить знания двухлетней давности. Итак, сначала читаем вот этот пост. Он короткий, но информативный и не скучный.

Два года назад ученые начали первые раскопки в пшеничном геноме, а теперь посмотрим, куда они продвинулись за два последних года. Летом прошлого года Science выпустил отдельный номер Slicing the wheat genome, посвященный столетию Нормана Борлога. Номер содержит ряд статей о новых находках в геноме и некоторые определенные закономерности.

Если вы внимательно прочитали пост по ссылке, то уже знаете, что геном пшеницы состоит из трех диплоидных геномов. Для ленивых процитирую, потому что это важно "Возник этот гибрид вероятно 8000 лет назад. Сначала где-то полмиллиона лет назад случилась гибридизационным аномалия между Triticum urartu (геном АА) с неизвестным зверем, но вероятно это был какой Sitopsis (геном ВВ). Получилась тетраплоидный полба Triticum dicoccum (ААВВ). Затем эта тетраплоидный полба скрестилась с диплоидным эгилопс Aegilops tauschii (геном DD) и тоже там хромосомы не разошлись по домам, а получился такой вот гексаплоидный монстр AABBDD." Геном пшеницы содержит около 124000 генов, он в 40 раз больше, чем геном риса и в 7 раз больше, чем геном кукурузы.

Подобного "монстра" удалось воссоздать искусственно и я об этом также писала. Этот "монстр" называется синтетическая пшеница.

Теперь мы готовы узнать, что еще новенького раскопали в геноме пшеницы. Вот представьте себе, что в одной клетке встретились три генома. У каждого своя программа, о том, как должен развиваться организм, когда и где какой ген включается и выключается. При слиянии геномов наблюдается так называемый геномный шок, как его назвала Барбара МакКлинток на церемонии вручения Нобелевской премии. Активируются мобильные элементы генома, растет частота мутагенеза, геномы реструктуризируются, чтобы компенсировать негативный эффект от несогласованной работы. В результате геномы как-то договариваются между собой и согласовывают свое сожительство, а у растения формируется новыя фенотипическй признак.

После таких пертурбаций геномы немного отходят и начинают решать, кто здесь главный и за что он будет отвечать. Наблюдается определенная асимметрия в ролях геномов. Так геном АА определяет морфологическое признак и внешний вид, ВВ - устойчивость к болезням, DD - пекарские качества зерна и склонность к поражениям. Но ни один из них не демонстрирует выраженную доминантность. Извиняюсь, что приходится прибегать к таким ламаркистским формулировкам, это исключительно художественный прием, так его и воспринимайте.

Потому что, несмотря на распределение ролей, каждый из этих геномов остается более или менее автономным и работает так, как ему "удобно". Сначала два генома ААВВ притирались 8 млн лет, но когда к ним подселился геном DD, то им пришлось передоговариваться по новой. Гибридизация целых геномов - это очень мощный эволюционный механизм, который не идет в сравнение с единичными мутациями. Не устаю повторить, что ГМО по сравнению с пшеницей - это детская хлопушка по сравнению с ядерным взрывом.

Что-то подкручивать в этом геноме очень трудно. Укорачивают длину стебля - повышают устойчивость к полеганию. Но вместе с тем, близость колоска к земле повышает вероятность поражения болезнями. Я тоже когда-то писала, как удалось одним махом отредактировать три похожие гена, по одному из каждого генома. Это ювелирная работа.

Сейчас усилия селекционеров направлены на поиски генетических маркеров и доноров признаков, так чтобы ворочать не несколькими генами, а целыми кусками геномов. И я вам скажу, что это без преувеличений напоминает конструирование космических аппаратов по количеству интеллектуальных усилий и финансов, которые туда направлены. Прямо гонка продовольственных вооружений.