Călţunaşul răstoarnă genetica din manuale

Printr-o descoperire care a dat peste cap lumea geneticii, cercetătorii au arătat că plantele pot să îşi suprascrie codul genetic moştenit de la părinţi şi să se întoarcă la acela al bunicilor.

Descoperirea pune sub semnul întrebării regulile de moştenire, conform cărora copiii primesc doar combinaţii de gene purtate de părinţii lor. Acest principiu a fost enunţat de călugărul austriac Gregor Mendel în studiile sale despre mazăre, din secolul al nouăsprezecelea.

Studiul, publicat în Nature (în 2004 - n.n.), arată că nu toate genele au un astfel de comportament. El sugerează că plantele, şi poate şi alte organisme inclusiv oamenii, ar putea poseda un mecanism de "backup" care poate trece peste "secvenţele" nesănătoase provenite de la părinţi şi se poate întoarce la codul genetic sănătos posedat de bunicii sau străbunicii lor.

Robert Pruitt şi colegii săi de la Universitatea Purdue din West Lafayette, Indiana, au făcut această descoperire în timp ce studiau o varietate deosebită a plantei numită popular călţunaş (Arabidopsis), care posedă o mutaţie în ambele copii ale genei numită HOTHEAD. În plantele mutante, petalele şi celelalte părţi ale florii sunt în mod anormal lipite împreună.

Conform geneticii convenţionale, urmaşii lor ar trebui să aibă de asemenea florile lipite. Dar nu este aşa: echipa lui Pruitt a descoperit că aproximativ 10% din urmaşi au flori "normale".

Înapoi în viitor

Utilizînd secvenţierea genetică, cercetătorii au arătat că această a doua generaţie de plante a rescris secvenţa de ADN a uneia sau ambelor gene HOTHEAD. Ele au înlocuit codul "anormal" al părinţilor lor cu codul "normal" posedat de generaţiile mai vechi.

Iar atunci cînd echipa a studiat numeroase alte gene, a descoperit că în dese rînduri plantele le-au modificat şi pe acelea în forma lor ancestrală. "A fost o surpriză uriaşă", spune Pruit.

Descoperirea i-a uluit pe geneticieni. "E destul de şocant", spune Detlef Weigel, care studiază genetica vegetală la Institutul Max Plank pentru Biologia Dezvoltării din Tubingen, Germania. "Nimeni nu a avut pînă acum vreo idee despre existenţa acestui mecanism".

Geneticianul Steven Jacobsen de la Universitatea din California, Los Angeles, rezumă totul mai succint. "E ciudat", spune el.

Moştenirea ascunsă

Pruitt şi ceilalţi cercetători se străduiesc să găsească o explicaţie exactă a fenomenului de rescriere a codului genetic. Pentru a realiza aceasta, ele au nevoie de un şablon (o versiune a codului "bunicilor") care poate fi transmis din generaţie în generaţie.

O explicaţie ar putea fi aceea că plantele folosesc o copie de gene în plus ascunsă altundeva în ADN-ul lor. Dar aceasta pare improbabil, întrucît echipa a descoperit că plantele pot rescrie şi codurile unor gene care nu au copii similare în altă parte a genomului.

În schimb, Pruitt presupune că plantele deţin un depozit necunoscut anterior al moleculelor ARN înrudite, care funcţionează ca o "copie de rezervă" a ADN-ului. Asemenea molecule ar putea fi transmise prin polen sau seminţe împreună cu ADN-ul şi folosite ca şablon pentru corectarea unor gene. "Este cea mai probabilă explicaţie", subscrie Weigel.

Stress

Pruitt presupune că acest proces de corecţie a genelor are loc la Arabidopsis în condiţii normale, însă foarte rar. El sugerează că acest proces este forţat să se întîmple mai des, atunci cînd gena HOTHEAD suferă o mutaţie, poate din cauza faptului că planta devine "stresată".

Într-adevăr, procestul ar putea fi stimulat atunci cînd ara ajuta plantele să supravieţuiască în condiţii dificile, cum ar fi atunci cînd apa sau substanţele nutritive se răresc. Un asemenea stress ar putea declanşa revenirea plantelor la codul genetic al strămoşilor, care este probabil mai rezistent decît cel al părinţilor. Pentru a testa acest lucru, Pruitt verifică dacă condiţiile dificile declanşează într-adevăr acelaşi fenomen.

Un proces similar s-ar putea desfăşura şi în cazul oamenilor. Acest lucru este sugerat de cazurile rare de copii care moştenesc mutaţii cauzatoare de boli, dar arată doar simptome slabe, poate datorită faptului că unele din celulele lor s-au "întors" la un cod genetic normal şi sănătos.

Dacă oamenii corectează genele proprii în acest fel, Pruitt sugerează că procedura poate fi cu uşurinţă utilizată de cercetători sau medici. Ei ar putea fi capabili să identifice moleculele de ARN care se ocupă de refacere şi să le folosească pentru a corecta mutaţii dăunătoare ale bolnavilor.

Dar pentru moment, Pruitt şi alţi cercetători din domeniu se aşteaptă ca presa de specialitate să afişeze mult scepticism. "Reacţia imediată este că 'trebuie să fi făcut o greşeală'", spune Weigel, "dar eu nu cred asta"

Referinţe

1.Lolle S. J., Victor J. L., Young J. M. & Pruitt R. E. Nature, published online, doi:10.1038/nature03380 (2004).

Sursa articolului: Nature, 23 March 2005. Traducere de Paul Cocei