Открытие было сделано во время анализа паразитного завода Viscum scurruloideum, разновидности омелы, очевидная способность которой выжить и процветать без нескольких генов, вовлеченных в основной энергопроизводящий путь дышащих кислород организмов, могла сделать его одним из самых необычных заводов на Земле.О результатах сообщили сегодня в журнале Слушаний Национальной академии наук.«Эта потеря генов очень вероятно соответствует потере всего дыхательного комплекса», сказал Джефф Палмер, IU Выдающийся профессор в Блумингтонском Колледже IU Искусств и Отделе Наук Биологии, который привел исследование. «Это – что-то, о чем не сообщили прежде ни для какого многоклеточного организма».Гены, которые были потеряны от V. scurruloideum, как правило, проживают в митохондриальных геномах растений и животных.
Митохондрии играют важную роль в полном метаболизме клеточных организмов, служа генераторами, которые производят энергию привести другие функции в действие клетки посредством дыхания.Содержавший во всех эукариотических клетках, митохондрии обладают своей собственной ДНК из-за их эволюционной истории, поскольку «порабощенная» бактерия проглотила миллиарды лет назад примитивным эукариотическим организмом.Биологи расценивают митохондриальные геномы или mitogenomes, цветущих растений как «чрезвычайные и часто озадачивающие» в их широком спектре размеров, структур и темпов мутации, сказал Палмер. Но это генетическое разнообразие, как прежде никогда показывали, не включало потерю генов, вовлеченных в основную генетическую функцию митохондрий дыхания.
В дополнение к потере этих генов V. scurruloideum mitogenome показывают другие признаки дегенеративной эволюции, такие как миниатюризация и ускоренный темп мутации.Эта странная «de-эволюция» может быть связана со статусом омелы как обязать паразит, означая, что это требует, чтобы растение-хозяин закончило свой жизненный цикл.«Этот завод взял уникальный полный курс в эволюции, по-видимому связанной с ее паразитным образом жизни», сказала Элизабет Скиппингтон, постдокторант в IU, который является первым автором на исследовании. «Или причина или лечение, паразитизм наиболее вероятен в корне его чрезвычайно маленького митохондриального генома, который показывает ясные признаки и быстрой и дегенеративной эволюции».
Определенно, Скиппингтон сказал, что V. scurruloideum mitogenome потеряли все девять митохондриальных генетических кодов дыхательный Комплекс I, основной компонент главного энергопроизводящего пути в аэробных организмах. Все же потеря этого комплекса существенно не затронула возможность завода произвести энергию.«Потеря этих генов очень неожиданна», сказал Скиппингтон. «Более чем 300 других цветущих растений были ранее исследованы, и Комплекс, я присутствую в каждой разновидности. По-видимому, паразитный образ жизни V. scurruloideum позволил ему выживать и процветать независимо от отсутствия этих генов».
Хотя в редких случаях митохондриальные гены могут быть переданы ядру клетки, она сказала, что команда IU нашла, что никакие доказательства не предложили дело обстоит так в V. scurruloideum, и что дальнейшее расследование потребуется, чтобы показывать точный механизм, через который разновидность дает компенсацию за ее недостающие гены.Ученые IU обнаружили беспрецедентное отсутствие Комплекса I в многоклеточном организме во время большего проекта расширить число паразитных заводов, которые подверглись митохондриальному упорядочивающему геному.Предыдущие исследования митохондриальных геномов паразитных заводов были ограничены Rafflesiaceae, малочисленным семейством паразитов, известных обладанием самыми большими цветами в мире. Чтобы расширить знание о паразитных заводах, команда IU приняла решение упорядочить митохондриальные геномы Santalales, чаще всего называемого омелами, которые являются самым большим заказом паразитных заводов в мире с более чем 2 000 разновидностей.
Некоторые паразитные члены Santalales свойственны корням других заводов, чтобы питаться; другие свойственны основам. Воздушный паразит, V. scurruloideum свойственны стеблю его растения-хозяина, чтобы получить питательные вещества для выживания, и его общий вид знаком любому, кто когда-либо стоял под омелой в течение праздничного сезона.Несмотря на их знакомую роль в Рождественских традициях, однако, Палмер сказал, что более широкая экологическая важность и распространенность омел во всем мире обычно не признаны.«mitogenome V. scurruloideum доказал неожиданный золотой рудник неожиданностей, установив новые оценки для крайностей размера генома, генного содержания, расхождения белка и других биологических механизмов», сказал он. «Мы ожидаем, что дальнейшее расследование этого семейства растений, а также других паразитных цветущих растений, обеспечит еще более значительное понимание эволюции и функции паразитизма на заводах».
Дополнительными факторами этого исследования был Дэнни Райс, научный сотрудник в Блумингтонском Отделе IU Биологии, и Тодд Баркмен из Университета Западного Мичигана в Каламазу. Финансирование включенной поддержки со стороны Национального научного фонда.