A közönséges fagyöngy, a katolikus karácsony szimbóluma, egyedülálló növényi királyságnak bizonyult, amely nem tudja, hogyan kell bontani a cukrokat oxigénnel és felhasználni energiájukat a sejtenergia előállításához - állítják a tudósok a Current Biology folyóiratban megjelent cikkben.
„Kollégáink nemrégiben úgy találták, hogy a fagyöngyön hiányzik a mitokondriumokban az oxigén légzéssel kapcsolatos gének. Úgy gondoltuk, hogy „költöztek” a genom valamelyik másik részébe, és csodálkoztak, amikor rájöttünk, hogy a fagyöngy teljes mértékben megszabadult a sejt anyagcseréjének ezen részétől. Ezt úgy tekintették, hogy minden többsejtű lény sejtjeinek nélkülözhetetlen részét képezzék”- mondta Andrew McLean a John Innes Központból, Norwich, Egyesült Királyság.
A botanikusok viszonylag régen rájöttek, hogy néhány növény a távoli múltban elvesztette a képességét a fotoszintetizálásra és a tápanyagok önálló kivonására, miután megtanulta parazitálni más növényeken és akár gombákon is. A növényvilág ilyen képviselői, az úgynevezett mikoheterotróf növények, leggyakrabban az erdőkben és a terület sötét sarkában találhatók, ahol a növényvilág többi tagja egyszerűen nem képes túlélni.
Az ilyen növények lenyűgöző példája az orchideák, amelyek trópusi és mérsékelt erdőkben nőnek fel, és különféle gombákat parazitizálnak, amelyeket arra késztenek, hogy tápanyagokat és ásványi anyagokat tápláljanak magukkal. Több tucat más virágos növényfaj létezik, amelyek hasonló életmóddal élnek.
McLean és kollégái felfedezték egy növényt, amely logikus következtetésre juttatta ezt a folyamatot - teljesen elvesztette annak képességét, hogy nemcsak önmagában önálló cukortermelést valósítson meg a fotoszintézis útján, hanem oxigén felhasználásával lebontja a "lopott" tápanyagokat. Kiderült, hogy ez a közönséges fagyöngy, egy parazita növény, amelynek ágait az európaiak karácsonykor és újév alatt díszítik otthonukkal.
A flora ezen képviselőjének genomját elemezve a cikk szerzői felhívták a figyelmet annak a részének szokatlanul rövid hosszára, amely a mitokondriumok munkáját irányítja - celluláris „energiaállomások”, amelyekben glükóz és más tápanyagok oxidálódnak, és ATP molekulák képződnek, egy univerzális celluláris „energia pénznem”.
A távoli múltban a mitokondriumok egymástól független szervezetek voltak, de később egyesültek a növények és állatok őseivel, és fokozatosan részévé váltak sejtjeiknek, szinte minden gént elveszítve, amelyek nagy része "beköltözött" a nukleáris DNS-be. Ezért a faj fajta genomjának ezen részének összehúzódása érdekelte, de nem lepte meg a genetikusokat.
Ennek ellenére továbbra is volt oka a meglepetésnek - kiderült, hogy az úgynevezett "komplex I" - a mitokondriális enzimek kulcskészlete - munkájáért felelős gének teljesen eltűntek mind a nukleáris, mind a mitokondriális DNS-ből. Ezek a fehérjék, amint a tudósok elmagyarázzák, felelősek a szénhidrátok és más tápanyagok "elégetéséért" az összes többsejtű anyag sejtjeiben és energiájuk más célokra történő felhasználásáért.
Promóciós videó:
A kérdés az, hogy akkor marad fenn a fagyöngy? Amint McLean és munkatársai további kísérletei kimutatták, ezek a növények glikolízissel és más „oxigénmentes” típusú anyagcsere-módszerekkel termelnek ATP molekulákat, amelyek hatékonysága tízszer alacsonyabb.
Ezen túlmenően, ahogy a tudósok gyanítják, az "energia valuta" néhány molekulája a fagyöngyöt egyszerűen ellopja a tulajdonostól. A genetikusok szerint mindkettő megmagyarázza, hogy ezek az paraziták miért szoktak szokatlanul nagy mennyiségű cukrot az áldozatok ágából.
Most McLean és kollégái sok más parazita növényfaj DNS-ét elemzik, megvizsgálva, hogy a fagyöngy valóban egyedülálló-e ebben a tekintetben.