Элементы Элементы большой науки

Поставить закладку

Напишите нам

Карта сайта

Содержание
Энциклопедия
Новости науки
LHC
Картинка дня
Библиотека
Видеотека
Книжный клуб
Задачи
Масштабы: времена
Детские вопросы
Плакаты
Научный календарь
Наука и право
ЖОБ
Наука в Рунете

Поиск

Подпишитесь на «Элементы»



ВКонтакте
в Твиттере
в Фейсбуке
на Youtube
в Instagram



Библиотека

 
К. Циммер
«Микрокосм». Глава из книги


Р. Докинз
«Эгоистичный ген». Глава из книги


А. Бердников
Вдоль по лунной дорожке


В. Бабицкая, С. Горбунов
Как и зачем птицы общаются с охотниками за медом


Е. Чернова
Хаос и порядок: фрактальный мир


У. Айзексон
«Инноваторы». Глава из книги


Н. Резник
Жираф большой, ему видней, и сам он хорошо заметен


М. Софер
Куда уходит лето?


С. Петранек
«Как мы будем жить на Марсе». Глава из книги


В. Мацарский
Разгневанный Эйнштейн и «темный» рецензент







Главная / Новости науки версия для печати

Один из постулатов лысенкоизма частично реабилитирован


При помощи прививки можно получить растение, разные части которого резко различаются по своим наследственным признакам. Фото с сайта en.wikipedia.org
При помощи прививки можно получить растение, разные части которого резко различаются по своим наследственным признакам. Фото с сайта en.wikipedia.org

Германские биологи экспериментально доказали возможность обмена генами между клетками привоя и подвоя. Это можно расценить как частичное подтверждение теории «вегетативной гибридизации», которую отстаивал Т. Д. Лысенко и которая долгое время считалась полностью ошибочной. Вопреки взглядам Лысенко, смешение наследственных признаков привоя и подвоя носит крайне ограниченный характер. Генетический обмен обнаружен только в зоне непосредственного контакта тканей двух сросшихся растений и затрагивает только пластидную, но не ядерную ДНК.

Идея «вегетативной гибридизации» была одним из краеугольных камней лысенкоизма. Лысенко считал, что влияние подвоя на привой (см.: Прививка; Grafting) может передаваться по наследству при половом размножении и видел в этом «факте» опровержение генетической теории наследственности. Долгое время «вегетативная гибридизация» считалась полностью ошибочной теорией. Многочисленные эксперименты показали, что наследственный материал двух сросшихся растений не смешивается, привой и подвой полностью сохраняют свою генетическую идентичность и при половом размножении передают потомству только свои собственные признаки.

Однако эксперименты, проведенные Сандрой Стегеманн (Sandra Stegemann) и Ральфом Боком (Ralph Bock) из Института молекулярной физиологии растений им. Макса Планка (Max-Planck-Institut für Molekulare Pflanzenphysiologie, Германия), показали, что в крайне ограниченном и урезанном виде идея вегетативной гибридизации все-таки имеет право на существование.

Стимулом для исследования послужило, разумеется, не желание реабилитировать лысенкоизм, а многочисленные открытия последних лет, показавшие чрезвычайно широкую распространенность горизонтального генетического обмена в природе, в том числе у высших растений (см. обзор «Горизонтальный перенос генов и эволюция»). Эти открытия убедили научную общественность в том, что в предположении о возможности эпизодического обмена генами между клетками двух сросшихся растений нет ничего невероятного. Растения разных разновидностей и даже видов нередко срастаются и в природе, а не только в садах и оранжереях под руководством человека. При этом, по-видимому, возникают благоприятные условия для генетического обмена.

Для проверки этого предположения были созданы два генетически модифицированных сорта табака. Первому из них (обозначенному буквой Y, от yellow — желтый) в ядерный геном вставили фрагмент ДНК, содержащий два гена: ген устойчивости к антибиотику канамицину и ген желтого флуоресцирующего белка. Второму (G, от green — зеленый) в пластидную ДНК (см.: пластиды) вставили ген устойчивости к другому антибиотику — спектиномицину, а также ген зеленого флуоресцирующего белка. Помимо этих генов, два сорта различались также по некоторым другим ядерным и пластидным генетическим маркерам.

Затем эти два сорта прививали друг к другу, то есть приращивали верхушку растения G к основанию растения Y (вариант GY), и наоборот (YG). После того как растения успешно срастались, их резали на мелкие кусочки и пытались вырастить культуру растительных клеток в среде, содержащей сразу оба антибиотика — канамицин и спектиномицин. В таких условиях могут размножаться только те растительные клетки, которые содержат сразу оба гена устойчивости.

Оказалось, что клетки, устойчивые к обоим антибиотикам, имеются во многих привитых растениях, но встречаются они исключительно в области непосредственного контакта тканей привоя и подвоя. Клеточные культуры, выращенные из этих клеток с двойной устойчивостью, производили оба флуоресцирующих белка — желтый в цитоплазме и зеленый в пластидах.

Проверка клеток на содержание зеленого (GFP) и желтого (YFP) флуоресцирующих белков. Wild type — немодифицированное растение, G и Y — два генно-модифицированных сорта, YG — клетки с двойной устойчивостью к антибиотикам из зоны контакта тканей привоя (Y) и подвоя (G). Зеленый белок производится в пластидах, желтый — в цитоплазме клеток. Изображение из обсуждаемой статьи в Science
Проверка клеток на содержание зеленого (GFP) и желтого (YFP) флуоресцирующих белков. Wild type — немодифицированное растение, G и Y — два генно-модифицированных сорта, YG — клетки с двойной устойчивостью к антибиотикам из зоны контакта тканей привоя (Y) и подвоя (G). Зеленый белок производится в пластидах, желтый — в цитоплазме клеток. Изображение из обсуждаемой статьи в Science

Растительные клетки могут обмениваться друг с другом белковыми молекулами. Чтобы окончательно убедиться в том, что имел место обмен именно генами, а не их белковыми продуктами, был проведен анализ РНК и ДНК, выделенных из клеток с двойной устойчивостью. Анализ показал, что каждая из этих клеток действительно содержит все четыре гена, и все они работают (транскрибируются, то есть используются в качестве матрицы для синтеза РНК).

Обмен генетическим материалом не зависел от «направления» прививки и происходил одинаково успешно в обоих случаях (YG и GY).

Анализ пластидных и ядерных генетических маркеров показал, что в генетическом обмене участвовала только пластидная, но не ядерная ДНК. У всех клеток с двойной устойчивостью пластидные маркеры оказались такими же, как у сорта G, а ядерные — как у сорта Y. Это значит, что «гибридные» клетки образовались в результате переноса больших фрагментов пластидной ДНК (или даже целых пластидных геномов) от сорта G к сорту Y. Перенос ядерных генов от Y к G не был выявлен; не обнаружилось и никаких признаков полиплоидизации (объединения двух ядерных геномов в одной клетке).

Поскольку у растений ранее было выявлено довольно много случаев горизонтального переноса митохондриальных генов, можно предположить, что при физическом контакте растительные клетки могут сравнительно легко обмениваться генами органелл (или даже целыми пластидами и митохондриями), тогда как обмен ядерными генами если и происходит, то гораздо реже.

Из клеточных культур с двойной устойчивостью, содержащих смешанный генетический материал двух сортов табака, удалось вырастить взрослые растения, способные к половому размножению. Из их семян выросли растения с теми же признаками, что и у гибридных родителей. Это означает, что новая комбинация признаков, полученная в результате генетического обмена между клетками привоя и подвоя, действительно может стать наследственной — а следовательно, «вегетативная гибридизация» все-таки возможна, по крайней мере в лабораторных условиях.

Происходят ли такие процессы в природе, и если да, то как часто? Точного ответа пока нет. Ясно лишь, что это должно происходить гораздо реже, чем предполагали сторонники лысенкоизма. Ведь для того, чтобы результаты генетического обмена смогли унаследоваться, плодоносящий побег должен вырасти точно из зоны контакта тканей двух сросшихся растений и должен состоять из «гибридных» клеток, которые даже в зоне контакта составляют незначительное меньшинство. Все прочие побеги будут содержать гены только одного из двух растений. Кроме того, вопреки взглядам лысенкоистов, «вегетативная гибридизация» влияет только на крайне ограниченное число признаков, определяющихся геномами органелл — пластид и митохондрий. Предположение о том, что при физическом контакте растительных клеток может происходить обмен ядерными генами, содержащими львиную долю наследственной информации, по-прежнему остается неподтвержденным.

Источник: Sandra Stegemann, Ralph Bock. Exchange of Genetic Material Between Cells in Plant Tissue Grafts // Science. 2009. V. 324. P. 649–651.

Александр Марков


Комментарии (16)



Последние новости: ГенетикаБотаникаАлександр Марков

20.09
Третий — не лишний: в большинстве лишайников присутствуют два гриба и водоросль
19.09
Муравьи помогают тлям сохранять разнообразие окраски
15.09
Разработан метод пространственной визуализации транскрипции генов
12.09
У древних четвероногих было долгое детство
6.09
Собачий мозг обрабатывает речевую информацию почти так же, как человеческий
2.08
Гибридизация однодомных и двудомных растений увеличивает разнообразие половых фенотипов
11.07
Архаичные гены костных ганоидов разнообразнее, чем у более молодых групп позвоночных
5.07
Биоразнообразие стимулирует собственный рост
28.06
Подростки лучше учатся на положительном опыте, чем на отрицательном
21.06
Кишечная бактерия влияет на социальное поведение мышей

Научная картинка дня


Новости науки по темам: антропология, археология, астрономическая научная картинка дня, астрономия, биология, биотехнологии, генетика, геология, затмения, информационные технологии, космос, лингвистика, математика, медицина, нанотехнологии, наука в России, наука и общество, Нобелевские премии, палеонтология, Первое апреля, психология, технологии, физика, химия, эволюция, экология, энергетика, этология

Новости науки по авторам: Валентин Анаников, Дарья Баранова, Вера Башмакова, Александр Бердичевский, Максим Борисов, Варвара Веденина, Александр Венедюхин, Михаил Волович, Михаил Гарбузов, Алексей Гиляров, Дмитрий Гиляров, Сергей Глаголев, Евгений Гордеев, Николай Горностаев, Владимир Гриньков, Дмитрий Дагаев, Юрий Ерин, Анастасия Еськова, Дмитрий Жарков, Андрей Журавлёв, Дмитрий Замолодчиков, Игорь Иванов, Вячеслав Калинин, Павел Квартальнов, Мария Кирсанова, Дмитрий Кирюхин, Александр Козловский, Юлия Кондратенко, Артем Коржиманов, Ольга Кочина, Аркадий Курамшин, Виталий Кушниров, Иван Лаврёнов, Алексей Левин, Андрей Логинов, Сергей Лысенков, Лейла Мамирова, Александр Марков, Мария Медникова, Вадим Мокиевский, Григорий Молев, Тарас Молотилин, Антон Морковин, Марат Мусин, Максим Нагорных, Елена Наймарк, Алексей Опаев, Петр Петров, Александр Пиперски, Константин Попадьин, Сергей Попов, Роман Ракитов, Татьяна Романовская, Александр Самардак, Александр Сергеев, Андрей Сидоренко, Виктория Скобеева, Даниил Смирнов, Павел Смирнов, Дарья Спасская, Любовь Стрельникова, Алексей Тимошенко, Александр Токарев, Александр Храмов, Мария Шнырёва, Сергей Ястребов, Светлана Ястребова

Новости науки по месяцам: 2016 IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2015 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2014 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2013 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2012 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2011 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2010 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2009 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2008 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2007 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2006 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2005 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I 

Новости науки почтой (рассылка на Subscribe.ru):

 


Где еще почитать научные новости: «Биомолекула», «Вокруг света», Газета.ру. Наука, «Наука и жизнь», Наука и технологии РФ, «Научная Россия», «Популярная механика», РИА Наука, «Чердак», N+1, Naked Science

 


при поддержке фонда Дмитрия Зимина - Династия