Πολλοί άνθρωποι σε όλο τον κόσμο απολαμβάνουν το άρωμα του τριαντάφυλλου, του συμβόλου των λουλουδιών. Αλλά αυτό το άρωμα δεν θα μπορούσε ποτέ να ήταν: ήταν το αποτέλεσμα μιας ιογενούς επίθεσης που στη συνέχεια αναδιάταξε μερικά από τα γονίδια της Rosacea πριν από εκατομμύρια χρόνια, οδηγώντας στην ικανότητα των περιοδικών να αποβάλουν τα χαρακτηριστικά τους. Μυρωδιά. Αυτό είναι το αποτέλεσμα μιας μελέτης που διεξήχθη από το Πανεπιστήμιο του Saint-Etienne στις 12 Ιανουαρίου 2022. Μοριακή Βιολογία και Εξέλιξη.
“Δουλεύουμε με τριαντάφυλλα εδώ και 20 χρόνια και το 2015 δημοσιεύσαμε μια μελέτη για το γονίδιο που προκαλεί τη γερινόλη στα τριαντάφυλλα, το οποίο είναι ένα από τα μόρια που ευθύνονται για τη μυρωδιά τους. Ενδιαφέρεται πολύ για τα αρώματα», σημειώνει ο Jean-Claude Geissard, συγγραφέας-ερευνητής στο Εργαστήριο Φυτικής Βιοτεχνολογίας που εφαρμόζεται σε αρωματικά και φαρμακευτικά φυτά (LBVpam) στο Πανεπιστήμιο του Saint-Etienne. Επιστήμη και μέλλον. “Αυτή η πρώιμη ανακάλυψη ήταν στα τριαντάφυλλα κήπου, οπότε αναρωτηθήκαμε αν αυτό το άρωμα ήταν αποτέλεσμα ανθρώπινης επιλογής ή ήταν ήδη χαρακτηριστικό των άγριων τριαντάφυλλων – δηλαδή των τριαντάφυλλων, πριν αναπτυχθούν.“
Ένα γονίδιο πλούσιο σε πόρους
Αυτό το δημοφιλές γονίδιο που είναι υπεύθυνο για την παραγωγή γερανιού ονομάζεται NUDX1. Υπάρχει σε πολλούς οργανισμούς, συνήθως μόνο σε ένα αντίγραφο. Αλλά στα πρώτα Rosaceae, αυτό το γονίδιο αντιγράφηκε κατά λάθος σε τρία αντίγραφα στο ίδιο χρωμόσωμα κατά τη διάρκεια του κυτταρικού πολλαπλασιασμού. “Πολλά φυτά παράγουν γεράνι, όπως ο βασιλικός ή το λεμόνι, αλλά παρασκευάζεται και με τη χρήση τερπενικών συνθέσεων. Ο Jean-Claude Caissard συνεχίζει. Παρατηρήσαμε ότι δεν υπήρχε σε τριαντάφυλλα που παράγουν γεράνι λόγω της υδρολάσης που μοιάζει με nudix, ενός ενζύμου που κωδικοποιείται από το γονίδιο NUDX1..
Ακόμη και σε θηλαστικά, βακτήρια ή άλλα φυτά, το γονίδιο NUDX1 δεν εκτελεί την ίδια λειτουργία όπως στα τριαντάφυλλα. Για παράδειγμα, είναι υπεύθυνο για το κόκκινο χρώμα των πορτοκαλιών του αίματος ή για την παραγωγή πρωτεϊνών απαραίτητων για την ανθρώπινη όραση. “Γενικά, σε άλλους οργανισμούς, αυτό το γονίδιο δεν έχει καμία σχέση με την οσμή. Προσπαθήσαμε λοιπόν να μάθουμε την εξέλιξή του στην οικογένεια Rosacea, επιστρέφοντας σε φυτά όπως οι φράουλες, που είναι συγγενείς των τριαντάφυλλων, για να παρατηρήσουμε πότε αυτό το γονίδιο απέκτησε τη νέα του λειτουργία.“
Ένα roship μολύνθηκε πριν από εκατομμύρια χρόνια
Πολλοί άνθρωποι σε όλο τον κόσμο απολαμβάνουν το άρωμα του τριαντάφυλλου, του συμβόλου των λουλουδιών. Αλλά αυτό το άρωμα δεν θα μπορούσε ποτέ να ήταν: ήταν το αποτέλεσμα μιας ιογενούς επίθεσης που στη συνέχεια αναδιάταξε μερικά από τα γονίδια της Rosacea πριν από εκατομμύρια χρόνια, οδηγώντας στην ικανότητα των περιοδικών να αποβάλουν τα χαρακτηριστικά τους. Μυρωδιά. Αυτό είναι το αποτέλεσμα μιας μελέτης που διεξήχθη από το Πανεπιστήμιο του Saint-Etienne στις 12 Ιανουαρίου 2022. Μοριακή Βιολογία και Εξέλιξη.
“Δουλεύουμε με τριαντάφυλλα εδώ και 20 χρόνια και το 2015 δημοσιεύσαμε μια μελέτη για το γονίδιο που προκαλεί τη γερινόλη στα τριαντάφυλλα, το οποίο είναι ένα από τα μόρια που ευθύνονται για τη μυρωδιά τους. Ενδιαφέρεται πολύ για τα αρώματα», σημειώνει ο Jean-Claude Geissard, συγγραφέας-ερευνητής στο Εργαστήριο Φυτικής Βιοτεχνολογίας που εφαρμόζεται σε αρωματικά και φαρμακευτικά φυτά (LBVpam) στο Πανεπιστήμιο του Saint-Etienne. Επιστήμη και μέλλον. “Αυτή η πρώιμη ανακάλυψη ήταν στα τριαντάφυλλα κήπου, οπότε αναρωτηθήκαμε αν αυτό το άρωμα ήταν αποτέλεσμα ανθρώπινης επιλογής ή ήταν ήδη χαρακτηριστικό των άγριων τριαντάφυλλων – δηλαδή των τριαντάφυλλων, πριν αναπτυχθούν.“
Ένα γονίδιο πλούσιο σε πόρους
Αυτό το δημοφιλές γονίδιο που είναι υπεύθυνο για την παραγωγή γερανιού ονομάζεται NUDX1. Υπάρχει σε πολλούς οργανισμούς, συνήθως μόνο σε ένα αντίγραφο. Αλλά στα πρώτα Rosaceae, αυτό το γονίδιο αντιγράφηκε κατά λάθος σε τρία αντίγραφα στο ίδιο χρωμόσωμα κατά τη διάρκεια του κυτταρικού πολλαπλασιασμού. “Πολλά φυτά παράγουν γεράνι, όπως ο βασιλικός ή το λεμόνι, αλλά παρασκευάζεται και με τη χρήση τερπενικών συνθέσεων. Ο Jean-Claude Caissard συνεχίζει. Παρατηρήσαμε ότι δεν υπήρχε σε τριαντάφυλλα που παράγουν γεράνι λόγω της υδρολάσης που μοιάζει με nudix, ενός ενζύμου που κωδικοποιείται από το γονίδιο NUDX1..
Ακόμη και σε θηλαστικά, βακτήρια ή άλλα φυτά, το γονίδιο NUDX1 δεν εκτελεί την ίδια λειτουργία όπως στα τριαντάφυλλα. Για παράδειγμα, είναι υπεύθυνο για το κόκκινο χρώμα των πορτοκαλιών του αίματος ή για την παραγωγή πρωτεϊνών απαραίτητων για την ανθρώπινη όραση. “Γενικά, σε άλλους οργανισμούς, αυτό το γονίδιο δεν έχει καμία σχέση με την οσμή. Προσπαθήσαμε λοιπόν να μάθουμε την εξέλιξή του στην οικογένεια Rosacea, επιστρέφοντας σε φυτά όπως οι φράουλες, που είναι συγγενείς των τριαντάφυλλων, για να παρατηρήσουμε πότε αυτό το γονίδιο απέκτησε τη νέα του λειτουργία.“
Ένα roship μολύνθηκε πριν από εκατομμύρια χρόνια
Με αυτόν τον τρόπο, η ομάδα διαπίστωσε ότι τρία αντίγραφα του NUDX1 σε τριανταφυλλιές διήρκεσαν μέχρι να μολυνθούν από έναν ιό πριν από εκατομμύρια χρόνια. Εγκαταστάθηκε στα χρωμοσώματά του, έχασε το ιικό του φορτίο και έγινε μετάθεση, με το παρατσούκλι «γονίδιο άλματος». Έχει την ικανότητα να κινείται μέσα σε ένα μόνο γονίδιο, ενώ αντιγράφει ή τροποποιεί άλλα γονίδια και δημιουργεί εξελικτικά χαρακτηριστικά στον ξενιστή του. Αυτό είναι ένα σύνηθες φαινόμενο κατά την εξέλιξη πολλών οργανισμών. Τα ανθρώπινα χρωμοσώματα, για παράδειγμα, αποτελούνται από μισά τρανσποζόνια.
“Το ενδιαφέρον ενός ιού είναι να αναπαραχθεί με μετανάστευση στα χρωμοσώματαΟ Jean-Claude Caissard προσθέτει. Μπορεί να «κοιμηθεί» σε γονίδια ως μετάθεση, η οποία κινείται τυχαία, καταλήγει σε γονίδιο και υφίσταται την εμφάνιση μιας μεγάλης εξέλιξης. Μπορούμε να το συγκρίνουμε με το Lego, το οποίο συναρμολογείται τυχαία και μερικές φορές αποκαλύπτει μια ενδιαφέρουσα και χρήσιμη μορφή που περνά στους απογόνους.Αυτό ακριβώς συνέβη στο θύμα Roship. Ο ιός, ο οποίος μετατέθηκε, μετέφερε ένα αντίγραφο του γονιδίου NUDX1 σε άλλο χρωμόσωμα. Δίπλα σε μια άλλη μεταφορά, ο σύνδεσμος μεταξύ του γονιδίου NUDX1 και αυτού του τρανσποζονίου είναι η έκφραση ενός ενζύμου αποκλειστικά εντός των περιοδικών και η παραγωγή γερανιόλης.
Ευνοϊκό εξελικτικό χαρακτηριστικό για τα τριαντάφυλλα;
Οι ερευνητές μελέτησαν τον μεταβολισμό 30 ειδών άγριων τριαντάφυλλων και 6 ειδών γηγενών τριαντάφυλλων. Από τα 12 άγρια είδη που παράγουν γερανιόλη, παρατήρησαν ότι το γονίδιο NUDX1 αντιγράφηκε 3 έως 10 φορές, ενώ σε τριαντάφυλλα που δεν παράγουν, το γονίδιο αντιγράφηκε μόνο 2 έως 5 φορές. Επισημαίνουν λοιπόν ότι ο αριθμός των αντιγράφων του γονιδίου επηρεάζει το επίπεδο εκπομπής γερανιού. “Σε άλλους οργανισμούς, αυτό το γονίδιο είναι μοναδικό, αλλά στη ροδόχρου ακμή και τα άγρια τριαντάφυλλα πολλαπλασιάζεται και βρίσκεται σε έως και δέκα αντίγραφα, για παράδειγμα, σε πολλές ποικιλίες τριανταφυλλιάς. Κάποια από αυτά βρίσκονται δίπλα σε συγκεκριμένη μετεγκατάσταση. Όσο μεγαλύτερος είναι ο αριθμός των αντιγράφων αυτού του συνόλου γονιδίων μεταφοράς / NUDX1, τόσο περισσότερο γεράνι παράγεται.“
Ωστόσο, δεν παράγουν όλα τα τριαντάφυλλα αρχικά γεράνια. Αυτό το χαρακτηριστικό εμφανίστηκε με μη γραμμικό τρόπο κατά τη διάρκεια της εξέλιξης. “Στα πρώτα Rosaceae, παρατηρήσαμε πολλαπλασιασμό του γονιδίου NUDX1, χωρίς όμως την παραγωγή γερανιόλης. Δεν γνωρίζουμε ακόμα γιατί αυτό το γονίδιο επαναλαμβάνεται. Η μόνη γνωστή λειτουργία του γονιδίου σε φυτά, βακτήρια και ζώα είναι η κυτταρική αποτοξίνωση, μια λειτουργία που δεν έχει καμία σχέση με το άρωμα. Αργότερα, σε ορισμένα άγρια τριαντάφυλλα, ανακαλύψαμε ότι αντίγραφα του γονιδίου NUDX1 ήταν κοντά σε ένα συγκεκριμένο μόσχευμα, το οποίο έδωσε στο γονίδιο την ικανότητα να σχηματίζει γερνιόλη στα πέταλα. Δεν γνωρίζουμε με βεβαιότητα, αλλά αυτή η οσμή θα ήταν ευνοϊκή για την αναπαραγωγή ειδών τριανταφυλλιάς ικανών να προσελκύουν έντομα επικονίασης και να παράγουν γερανιόλη. Αυτό το φαινόμενο προσαρμογής είναι γνωστό σε άλλους οργανισμούς, για παράδειγμα γνωρίζουμε ότι οι οικόσιτοι σκύλοι έχουν πολλαπλά αντίγραφα του ίδιου γονιδίου για την πέψη του αμύλου, το οποίο δεν καταναλώνουν στη φύση, αλλά έκτοτε έχουν απελευθερωθεί στη διατροφή τους. Η ανατροφή τους από ανθρώπους.“
Λουλούδι που καλλιεργείται από την αρχαιότητα
Σε 150 είδη Ρόζα, Ανατράφηκε από περίπου δεκαπέντε άνδρες από την αρχαιότητα. Οι τοιχογραφίες το μαρτυρούν αυτό. Αν και τα τριαντάφυλλα που ζωγραφίστηκαν στο nosos το 1700 π.Χ. δείχνουν τριαντάφυλλα με έξι πέταλα, οι παραστάσεις της Πομπηίας το 79 π.Χ. δείχνουν πολλά περισσότερα, τα οποία επιλέχθηκαν τεχνητά με την πάροδο του χρόνου.
(Α) Αρχαίες τοιχογραφίες στο Νασσάου (~ 1700 π.Χ.). Το βέλος δείχνει τον αρχικό χάρτη ενός αγριοτριανταφυλλιού (ο άλλος χάρτης φτιάχτηκε κατά τη διάρκεια της μη αναστρέψιμης αποκατάστασης). (Β) Αρχαίες τοιχογραφίες στην Πομπηία (~79 μ.Χ.). Τριαντάφυλλα βάφτηκαν με δεκάδες πέταλα. ©Corentin Conart & All / Μοριακή Βιολογία και Εξέλιξη
“Τα αποτελέσματά μας δείχνουν ότι αυτό το άρωμα υπήρχε πολύ πριν οι άνθρωποι επιλέξουν τα τριαντάφυλλα, αλλά αυτό το χαρακτηριστικό ενισχύεται με την αναπαραγωγή.Ο Jean-Claude Caissard καταλήγει. Το άρωμα τριαντάφυλλου χρησιμοποιήθηκε ευρέως στην αρχαιότητα, αν και οι περισσότερες από τις 30.000 ποικιλίες που αναφέρονται τώρα έχουν αναπτυχθεί από τον 19ο αιώνα.Και Αιώνας. Είναι σπάνιο στην ανθρώπινη ιστορία ένα φυτό να έχει τέτοια επιτυχία για κηπουρική χρήση..
