Karel zzíha의 돌연변이 식물은 너무 건강했습니다. 2000 년 텍사스의 박사후 연구원 인 분자 생물 학자는 식물학의 주요 모델 유기체 인 Arabidopsis를 번식했습니다. , 머스타드 가족의 눈에 띄지 않는 잡초. 그는 DNA가 끝날 때 캡을 복구 할 수있는 능력의 식물을 강탈 한 돌연변이로 균주를 신중하게 선택했습니다. 모든 세포 분열 마다이 보호 텔로미어는 더 짧아서 식물의 피할 수없는 유전자 붕괴를 서두르고 있습니다.
그러나 2 개월은 6 개가되었고, Arabidopsis의 연속 세대 그들이 잡초처럼 계속 자랐습니다. 체코 공화국의 Masaryk University에서 CEITEC (중앙 유럽 기술 연구소)에서 실험실을 운영하고있는 퀴하는“텔로미어와의 첫 문제 징후를 얻는 데 1 년이 걸렸습니다. "이것은 이상한 일이 있었던 첫 징후였습니다."
돌연변이 체는 너무 느리게 노화되었고, 그 이유를 알아 내기 전에 10 년이 지나갈 것입니다. 최근 몇 년 동안, 자와 다른 생물 학자들은 식물이 세포 수준에서 어떻게 자라는 지에 대해 조사했다. 중요한 세부 사항 중 일부는 예기치 않게 어둡습니다. 식물이 정상적인 조직에서 꽃을 만드는 것처럼 보이지만, 어떻게 든 신체 세포의 돌연변이가 미래 세대에 들어가는 것을 막을 수 있습니다. 이는 일반적으로 동물과 관련된 전략입니다. 만약 그것이 튀어 나오면, 논란의 여지가있는 발견은 식물 왕국이 어떻게 진화하고, 살고 죽는 지에 대한 전통적인 지혜를 뒤집을 수 있습니다.
세포는 환경 마모, 특히 DNA가 세포 분열을 위해 복사되는 동안 발생하는 사고로 인해 생애 동안 유전자 손상을 축적합니다. 19 세기에, DNA가 유전의 물질로 인식되기 전에도 독일의 진화 생물 학자 August Weismann은 유기체가 노출과 복제로부터 분리 된“생식선”조직을 확립함으로써 유전자 유산을 보호 할 수 있다고 이론화했다. 오늘날 생물 학자들은 대부분의 동물들이 언젠가는 출산에 초기에 사용할 세포를 배정하여 생식 기관이 될 것인지에 대한 안전을 위해 다람쥐를 쫓아 내고 있다는 것을 알고 있습니다. 수십 년의 햇빛이 피부의 DNA를 저하시킬 수 있지만 팔꿈치로 아기를 만들지 않기 때문에 그 손상은 무덤으로갑니다.
그러나 식물은 다릅니다. 꽃이나 원뿔과 같은 생식 구조는 식물의 어느 곳에서나 싹이 낼 수있어 식물 학자들은 식물이 재생산 직전에 게임 후반까지 계란 아날로그를 생산하지 않는다는 결론을 내 렸습니다. 생식을 위해 결국 배정 된 세포는 아마도 표준 신체 조직에서 나온 것 같습니다. 이는 유기체의 생애 동안 그 세포 계통에서 발생하는 돌연변이가 다음 세대로 전달 될 수 있음을 의미합니다.
.일부 생물 학자들에게 식물의 생식선 부족은 식물 인구가 변화하는 환경과 가장 잘 어울리는 것을 찾기 위해 많은 돌연변이를 테스트 할 수있는 유리한 특징처럼 보입니다. 그러나 다른 사람들에게는 많은 나무의 관찰 된 수명과 충돌하는 수수께끼의 버그입니다. 고대의 우뚝 솟은 나무의 모든 돌연변이가 살 수 있다면, 나무는 건강한 묘목을 생성 한 후 생성에 어려움을 겪어야합니다. 이제 소수의 연구자들은 토론을 기본적 가정으로 되돌려 놓으려고합니다. 식물이 결국 돌연변이 스로팅 생식선을 가지고 있다면?
몇 년 전, 호주 국립 대학교에서 분자 진화를 연구하는 로버트 랜 피어 (Robert Lanfear)는 유전체 분석 동안 유칼립투스 식물의 신체 세포에서 나타난 놀랍도록 적은 수의 돌연변이에 대해 울부 짖고있었습니다. 식물이 어떻게 돌연변이를 확인하는지 궁금해, 그는 비 게르 라인 아이디어의 기원을 추적하기로 결정했습니다. 그는지지 증거가 얇다는 것을 알았을 때 PLOS Biology 에 대한 2018 기사에서 그의 발견을 요약했습니다. .
"이것은 최소한 18 개월 이상의 논문을 읽었으며, 일부는 1920 년대로 거슬러 올라간다"고 그는 말했다. "나는 우리가 깨달은 것보다 우리가 더 흔들리는 땅에 서 있다고 생각합니다."
2016 년의 한 쌍의 결과는 랜피어를 박차를 가했다. 꽃과 같은 가지가 어떤 세포에서나 자랄 수 있다면 식물의 두 지점 사이의 세포 분열 수는 그 사이의 재료의 양에 따라 달라야합니다. 그러나 세포의 미세한 분할을 힘들게 추적함으로써 스위스 베른 대학교 (University of Bern)의 한 팀은 아라비돕시스 을 발견했습니다. 그리고 적어도 토마토 가지는 약간 더 까다로워요.
모든 식물 세포는 궁극적으로 식물의 주요 줄기 인 정점 메리 스템의 머리에 앉아있는 수백 세포의 왕관에서 유래합니다. 식물 학자들은 수십 년 동안 중심에서 줄기 세포를 천천히 나누는 딸 세포를 생산함으로써 성장을 유도하는 것으로 알고 있습니다. 그러나 식물이 어떤 세포 가이 장기를 시작 해야하는지 선택하는 방법은 정확히 불분명했습니다.
Bern Group의 추적 노력은 새로운 가지가 특수 잎이나 가지 세포가 아닌 줄기 세포에서 직접 싹을 뿌렸다는 것을 제안했습니다. 지점이 얼마나 오래 걸리거나 식물이 얼마나 큰지에 관계없이 7 ~ 9 개의 셀 분할은 한 가지 분기를 다음과 분리했습니다. 그 속도로, 가장 먼 가지 끝의 중앙 줄기 세포는 식물의 전체 수명에 걸쳐 수십 번만 나뉘어 졌을 것입니다. Lanfear는“정말 이상합니다. "그 숫자는 생각보다 훨씬 낮습니다."
몇 달 후, ardíha 's Arabidopsis 결과는 마침내 토마토 연구가 성장을 위해 한 일을 평생 동안 밝혔습니다. 회의적인 검토 자들은 2011 년 에이 기사를 거부했지만 Bern Research 이후 바람이 바뀌 었습니다. zzíha의 텍사스 관찰에 이어 그의 팀은 Arabidopsis를 모금했습니다. 정상 및 연장 조건 하에서 돌연변이 체는 식물이 평생 동안 DNA를 복사했는지에 대한 대리로서 한 세대에서 다음 세대로의 텔로미어 악화를 측정했다. 연장 된 명중보다 3 배 더 오래 살았음에도 불구하고, 정상 경화 Arabidopsis 텔로미어로 DNA를 통과하여 약 15% 더 짧아졌습니다. 장수의 차이보다 훨씬 작은 감소가 암시되었습니다.
슈미하는 마침내 텍사스에있는 그의 식물이 왜 많은 세대 동안 번성했는지 이해했다. 생식 DNA는 크기 나 수명과 관련이 거의없는 빙하 속도로 나누었습니다. 이러한 결과와 베른 그룹의 결과에 비추어, 정점 메리 스템에서 천천히 나누는 줄기 세포는 해당 계보의 주요 후보처럼 보였다. ardíha는 이제 딸이 식물의 성장에 대한 사자의 비율을 설명하는 동안 절대적으로 필요한 경우에만 상단에 몇 개의 세포가있는 정점의 조직이 생식 DNA를 보호하기 위해 진화했을 수 있다고 의심합니다.
.이 전략은 동물과 마찬가지로 난소에서 알을 밀봉하는 것과 정확히 동일하지는 않지만, 정점에서 줄기 세포를 상대적으로 휴면 상태로 유지하면 신체 세포가 미쳤고, 오류를 축적하고, 몇 가지 조용한 줄기 세포는 결국 재생산을 위해 DNA를 깨끗하게 유지합니다. "이것은 엄격한 분리가있는 것과 같지 않아서 생식선을 매우 일찍 제쳐두고 옆으로 유지할 것"이라고 슈리하는 말했다. "이것은 광범위한 복제로부터 보호되거나 보호되는 세포 풀과 비슷합니다."
.일부 생물 학자들은이 고요한 세포 풀 풀이“기능적 생식선”이라고 생각하기 시작했습니다. 식물 배아는 많은 동물처럼 생식 세포를 초기에 격리하고 세포가 개화 될 때까지 메리 스템에서 완벽하게 침묵 할 것을 제안했다. 식물 학자들은 결국 모든 배아 세포가 식물이 자라면서 나뉘어져 있음을 증명함으로써 이론을 불신했지만, 랜 피어는 거부가 너무 멀리 갔다고 생각합니다. 그는 생식 세포를 즉시 제쳐 놓는 극단 사이에 공간이 많아서 다시는 나누지 않아서 재생산까지 열광적 인 분열 사이에 많은 공간이 있다고 말했다. 또한 생식선 취급과 타이밍은 동물마다 다르며 식물이 모두 같은 방식으로 순진 할 것으로 기대합니다.
.그러나 기능성 생식선은 실제로 우울한 돌연변이 속도와 관련이 있습니까? 최근의 연구는 그것을 시사합니다. 나무는 키가 커질 때 가지를 보내므로 하부 가지는 어렸을 때 식물 게놈의 스냅 샷 역할을합니다. 저렴한 유전자 시퀀싱 기술은 연구원들이 나무 나이로 DNA가 어떻게 변하는지를 보여주는 슬라이드 쇼를 조립할 수있게합니다.
분자 생물 학자 인 필립 레이몬드 (Philippe Reymond)는 스위스에있는 로잔 대학교 (Lausanne) 대학 캠퍼스 (Lausanne University 's University's University 's University)의 오래된 참나무의 위엄에 부딪쳤다. 오크의 바닥과 상단에서 잎 DNA를 시퀀싱 한 그의 그룹은 알고리즘을 사용하여 오타의 유전자 코드를 검색했습니다. 그는 100 개의 옥스포드 영어 사전의 두 스택을 사본 편집하는 것과 비교했습니다. 결국, 그들은 맨 위의 잎이 3 개의 돌연변이를 축적했다고 추정했다. 연구.
고대 나무가 유전자 나무가 어떻게 유전자를 건강하게 유지하는지 설명 할 수 있습니다. Reymond는“몇몇 세포가 왜 나누지 않는지에 대한 유전 적 제어가 있어야한다. “이 잎 층은 또한 그 아래 줄기 세포에 대한 자외선으로부터 보호 할 수 있습니다.
아라비돕시스 , 토마토와 오크는 모두 Angiosperms라는 개화 식물 그룹에 속하지만 6 월에 출판 된 개별 침엽수 나무에 대해 추정 된 첫 번째 돌연변이 속도는 비슷한 이야기를합니다. 브리티시 컬럼비아 대학교 (UBC)의 한 팀은 전문 나무 등반가들이 200 ~ 500 세의 Sitka 가문비 나무 나무까지 바늘과 트렁크를 수집했습니다. 시퀀싱 선택 게놈 섹션에서, 그들은 많은 동물의 것보다 연중 돌연변이율이 낮았다. 자주 arabidopsis 에 대한 Botch DNA 복제를 염출한다고 가정합니다. 이 그룹은 나무의 줄기 세포가 부문 사이에 몇 년 동안 조용해질 수 있다고 결론 지었다. UBC의 공동 저자이자 임업 교수 인 Sally Aitken은“이것은 생식선과 유사하다”고 말했다.
그러나 일부에는 예약이 있습니다. 침엽수 연구에서 일한 UBC의 진화 생물 학자 인 사라 오토 (Sarah Otto)는 줄기 세포가 돌연변이 제어와 관련이없는 이유로 천천히 분열되도록 진화했을 수 있다고 지적했다. 예를 들어, 작고 조용한 상태로 남아있는 촬영 정점은 아래 식물의 비교적 폭발적인 성장보다 균형을 유지하는 유일한 유형 일 수 있습니다. 그녀에게 줄기 세포의 더 심층적 인 분자 분석은 더 설득력있는 증거가 될 것입니다.
Bath University의 Milner Evolution Center의 진화 유전 학자 인 Laurence Hurst는 또한 다른 집단, 수명 및 크기의 그룹 간 돌연변이 속도를 비교하기가 어렵 기 때문에주의를 기울입니다. 개인 내의 돌연변이의 근본에 도달하기 위해, 그는 최근 PLOS Biology 에 4 월에 출판 된 논문을 공동 저술했습니다. , 동일한 8 종의 식물의 다른 부분에서 가져온 수백 개의 게놈을 비교합니다. "우리는 모든 변수를 제거하려고 노력하고 있습니다." “이것은 모두 같은 식물에서 나온 것입니다.”
그러나 허스트는 랜 피어의 가설을 흥미롭게한다는 사실을 알게되지만, 허스트의 최근 연구 실험 중 하나가 기능적 생식기 아이디어를 넘어서서 정직한 동물 스타일의 분리 된 생식선에 대한 가장 암시적인 증거를 보여주기 때문에
.딸기는 땅에 부딪 칠 때 새로운 식물로 자라는 주자를 배치하여 번식합니다. 이 러너들은 미래의 딸기 식물을 위해 DNA를 가지고 있기 때문에 생식선 이론은 식물이 러너 돌연변이를 낮게 유지해야한다고 주장합니다. 그러나이 주자들은 생식적으로 중요하지 않은 잎의 돌연변이의 두 배를 가졌다. 허스트는“우리는 우리가 머리를 긁는 데 정말로 우리에게 긁어 모았다”고 말했다
그러나 5 개의 돌연변이를 조심스럽게 추적 한 후, 팀은 단 하나만이 각 자손 식물과 항상 같은 식물로 만들었다는 것을 발견했습니다. 동일한 돌연변이를 무작위로 그리는 각 연속 식물의 확률은 1,000 명 중 1 명 미만이었으며 Hurst는 계산하여 다른 해석을 시사합니다.
."우리가 가진 것은 우연히 가장 아름다운 셀 라인 추적기입니다." "이 [돌연변이]는 생식선처럼 앉아 있어야합니다." 딸기가 러너의 세포를 물리적으로 분리하여 분자 자원을 재생산으로 향하는 세포의 돌연변이 속도를 낮게 유지하기 위해 분자 자원을 바치면 자손에 대한 많은 악영향을받지 않고 러너의 나머지 부분을 무시할 수 있습니다.
.Hurst는“이것은 누군가가 일부 식물에 실제로 생식선을 가지고 있다는 최고의 증거라고 생각합니다. 다음으로, 그는 현미경으로 러너 샘플을 얻고 물리적 차이를 찾을 계획입니다.
Lanfear는 그러한 결과를 흥미롭게 발견하지만 예비라고 강조합니다. 이 시점에서, 대부분의 실험에는 소규모 식물의 식물이 포함되며 식물 생식선을 검색하도록 명시 적으로 설계되지 않았습니다. 수많은 기술 경고는 또한 유전자 결과에 대한 해석을 복잡하게합니다. "이 증거 중 어느 것도 완전히 방탄은 아닙니다."
기능적 생식선 가설을 단단한 지상에 두는 지상에 정점 메리 스템이 어떻게 분열되는지 연구하고, 더 많은 종의 돌연변이 속도를 측정하고, 다음 세대에 얼마나 많은 돌연변이를 만들 수 있는지 추적합니다. 분리 된 생식선을 증명하는 것은 훨씬 더 어려울 것입니다. 이상적으로, 연구자들은 식물의 전체 세포 계보를 추적하고 꽃으로 만 이어지는 메리 스타 인구를 찾는 것이지만 식물은 오래 살았고 불투명하며 발달 플라스틱이며, Meristem의 잎 덮개는 과학자들과 자외선으로부터 그것을 숨 깁니다.
.도전에도 불구하고 Lanfear는 다가오는 작품이 해결을 위해 먼 길을 갈 것이라고 생각합니다. "나는 놀라지 않을 것"이라고 그는 말했다.“향후 5 년 안에이 질문에 대한 많은 다른 종 에서이 질문에 대한 좋은 답변이있다.”
.생식선이 세대 사이의 유전자 게이트를 나타내므로, 종이 생명의 나무의 무리에 걸쳐 진화론 적 추세를 밝힐 수있는 정도에 대한 이해. 허스트는 식물을 연구하여 자신이“미래의 그림자 효과”라고 부르는 것을 테스트하는데, 이는 DNA의 더 중요한 것이 미래 세대에 더 중요할수록 유기체가 안전을 유지하기 위해 더 많이 작동한다는 가설입니다. "[격리 된] 생식선은 단지 그것의 결정화 일뿐입니다."
생물 학자들은 왜 평생 암 률이 마우스에서 코끼리까지 종에 걸쳐 다소 일정하게 유지되는지에 대해 오랫동안 당황했습니다. 식물 암은 세포가 움직이지 않기 때문에 전이되지 않지만 임의의 돌연변이는 다른 방식으로 피해를 입힌다. 그러므로 우리의 잎이 많은 동반자들은 유전자 기계가 너무 커질 수 있도록 유전자 기계를 부드럽게 윙윙 거리는 기술을 개발했다고 추론합니다. 유전자를 관리 할 때, 모든 종은 고가의 코너 절단과 비용이 많이 드는 완벽주의 사이의 균형을 추구합니다. 문제는 이제 우리의 각각의 전략이 얼마나 겹칠 수 있는지입니다.
Reymond는“우리가 식물을 더 많이 공부할수록 인간이나 동물에서 비슷한 전략이나 비슷한 결과가 더 많이 있다는 것을 알게되었습니다. "그들은 다른 솔루션이지만 같은 이유 또는 같은 목표를 가지고있을 수도 있습니다."
