Жалбыз мысыққа қалай айналды: мысықтарды тартушы непеталактонның эволюциялық шығу тегі

Жалбыз мысыққа қалай айналды: мысықтарды тартушы непеталактонның эволюциялық шығу тегі
Жалбыз мысыққа қалай айналды: мысықтарды тартушы непеталактонның эволюциялық шығу тегі
Anonim

Мысықтың жалбызы, сонымен қатар мысық жалбызы мысықтарды мас ететін әсерімен танымал. Мысықтың оғаш мінез-құлқына жауап беретін иіс - непеталактон, катминт өндіретін ұшпа иридоид. Халықаралық зерттеушілер тобы геномдық талдау арқылы иридоидтарды өндіру қабілеті эволюция барысында мысық жалбызының ата-бабаларында жоғалғанын анықтады. Демек, непеталактон биосинтезі «қайталанатын эволюцияның» нәтижесі болып табылады. Осыған қарамастан, бұл ерекше иридоид өзінің химиялық құрылымы мен қасиеттері бойынша және, ең алдымен, оның экологиялық функциялары бойынша табиғи өнімдердің осы тобындағы басқа қосылыстардан айтарлықтай ерекшеленеді.

Иридоидтар – терпендер тобынан шыққан өсімдіктің екіншілік метаболиттері. Көптеген өсімдіктер бұл заттарды шөпқоректілерден қорғану үшін немесе патогендерден қорғау үшін шығарады, бұл өсімдіктердің арасында жалбыз тұқымдасының (Lamiaceae) көптеген түрлері бар. Насыбайгүл, орегано, розмарин, лимон бальзамы және жалбыз сияқты көптеген танымал шөптерді қамтитын Lamiaceae, әсіресе түрге бай субфамилиясының ата-бабалары эволюция барысында иридоидтарды өндіру қабілетін жоғалтты. Дегенмен, маңызды ерекшелік бар: мысық жалбыз немесе мысық жалбыз деп аталатын Nepeta тұқымы. Жалбыз өсімдіктері иридоидтарды шығарады, оның ішінде өте ерекше нысаны: непеталактон, мысықтарды қоздыратын ұшпа зат. Оның нақты қызметі мысық жалбызымен қоректенуге тырысатын шөпқоректілердің жолын кесу болса керек.

Германияның Йена қаласындағы Макс Планк атындағы Химиялық экология институтының Табиғи өнімдер биосинтезі департаментінің директоры Сара О'Коннор бастаған халықаралық зерттеушілер тобы мысық жалбыз непеталактонды қалай және неліктен жасайтынын зерттеді. Осы бірегей химиялық молекуланың пайда болуының биосинтетикалық жолдары дамыды. Бұл сұраққа жауап беру үшін олар мысық жалбызының геномын ретке келтірді. "Біз непеталактон молекулаларын тудыратын ерекше ферменттер жиынтығын таптық. Бұл ферменттер бір-біріне жақын өсімдік түрлерінде кездеспейді және тек жалбыз тұқымында ерекше дамыған. Біз мысық жалбызының геномдық тізбегін алғаш көргенде біз болжаған маңызды гендер белсенді екенін түсіндік. Непеталактонның түзілуінде геномда бір-біріне жақын болды. Бұл мәселені оңай шешуге мүмкіндік берді », - деп түсіндіреді Йорк университетінен Бенджамин Личман, зерттеудің бірінші авторы.

Қайталанатын эволюция

Ғалымдар непеталактонды өндіруге қабілетті екі мысық жалбыз түрінің геномын непеталактоны да, басқа иридоидтарды да шығара алмайтын жақын туысқан дәрілік иссоппен (Hyssopus officinalis) салыстырды. Бұл салыстырмалы тәсіл, ежелгі гендерді қайта құру, сонымен қатар жан-жақты филогенетикалық талдаулар зерттеушілерге непеталактон биосинтезінің пайда болуына әкелген оқиғалардың хронологиясын түсінуге мүмкіндік берді. Олар катминтте иридоидты биосинтездің жоғалуының және кейіннен реэволюциясының механизмдерін анықтай алды. Бұл жаңа ашылулар өсімдік метаболизмінің жаңалығы мен әртүрлілігінің эволюциясы бойынша кеңірек сабақ береді.

Атап айтқанда, непеталактон жолы гендік кластер, геномда тікелей жақын жерде орналасқан ұқсас гендер тобы ретінде кездеседі. Осы кластерге қарап, гендік «қазбалар» және қайта тірілткен ежелгі ферменттермен бірге ғалымдар осы кластердің қалыптасуына әкелген маңызды қадамдарды түсіндірді. Ұқсас қадамдар өсімдіктердің көптеген тұқымдарындағы әсерлі өсімдік алмасуының әртүрлілігінің эволюциясына әкеледі.

"Catmint осы процестерді зерттеудің тамаша үлгісін ұсынады. Біз қазір catmint зауыттарында бар химиялық заттарды өзгертуге тырысудамыз. Бұл бізге жолдың барлық аспектілерін толық түсінетінімізді және түсінуімізге көмектеседі. непеталактонның экологиялық қызметтері Бұл өз кезегінде осы жолды жоғалтуға және қалпына келтіруге әкелген селективті қысымдарды ашуға көмектеседі. Біз сондай-ақ әдеттен тыс иридоидтарды шығаратын басқа Nepeta түрлерін қарастырамыз ", - дейді Сара О'Коннор өзінің болашақ зерттеу жоспарларын қорытындылай отырып. Зерттеу жетекшісі Макс Планк институтының табиғи өнімдер биосинтезі бөлімінің жаңа директоры және жетекшісі болды. Өткен жылдан бастап Йена қаласында, Германияда. Оның зерттеулерінің негізгі бағыты өсімдіктің қоршаған ортамен өзара әрекеттесуінде көптеген экологиялық рөлдерге ие болып қана қоймай, сонымен қатар медицинада перспективалы әлеуетке ие өсімдіктердің метаболизм өнімдерінің биосинтезіне бағытталған. Өсімдіктер молекулалардың осы қызықты алуан түрлілігін жасау үшін осындай күрделі химиялық реакцияларды қалай және неге қолданатынын түсінгісі келеді: «Өсімдіктер үнемі жаңа химияны дамытады. Зерттеу арқылы біз осы эволюцияның суретін іс жүзінде алғымыз келеді."

Танымал тақырып