수세기 동안 뻗어있는 휴가 시즌 전통은 겨울 로맨스를 겨울의 로맨스와 겨울의 장식용 스프리그와 연결 시켰습니다. 식물이 둥근 상록수 잎과 흰 딸기가 자라는 나무의 가지를 단단히 포옹하는 방식은 아마도 그 연관성에 영감을 주었을 것입니다. 이 식물 친밀감에 대한 진실은 덜 낭만적입니다. 미 슬 토는 일종의 기생충입니다. 그것의 잎은 광합성으로 설탕을 생산하지만 뿌리 대신에 호스트 나무의 중요한 조직을 뚫어 영양분과 물을 빨아들이는 구조를 가지고 있습니다.
.그러나 그 상호 의존성은 더욱 깊어지고, 과학자들은 그 때문에 미 슬레가 분자 수준에서 독특한 방법을 깨닫기 시작했습니다. 모든 다세포 유기체의 세포는 미토콘드리아라는 소기관에 의존하여 생화학 적 연료를 만들어 미 슬토를 제외한 모든 다세포 유기체, 즉 이 연료 중 하나라도 미토콘드리아가 거의 생산할뿐만 아니라,이를 만들기 위해 필요한 많은 유전자를 잃어 버렸습니다. 식물 학자 들이이 변칙을 발견 한 지 몇 년 동안, 전 세계 과학자들은 미슬토 가이 트릭을 어떻게 끌어 내는지 알아 내기 위해 제한된 성공을 거두지 않았습니다.
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미슬토가 진정으로 sui Generis라는 첫 번째 힌트는 입니다 2015 년 폴란드 왕 그로에서 열린 Plant Mitochondrial Biology의 국제 회의에서 2015 년에 발표되었으며, 엘리자베스 스키 핑턴 (Elizabeth Skippington)은 인디애나 대학교 (Indiana University)의 제프리 팔머 (Jeffrey Palmer 's Lab)의 박사후 연구원입니다. 그녀는 나중에 국립 과학 아카데미의 절차에 출판 된 증거로 소규모 과학 청중을 놀라게했습니다. 그 미 슬 토 종 ( viscum scurruloideum )는 매우 작은 미토콘드리아 게놈이 있었고 호흡에 필요한 것으로 생각되는 주요 단백질이 부족했습니다. 미토콘드리아가 아데노신 트립 포스페이트 (ATP), 세포의 분자 연료를 만들 수있게하는 화학 경로.
.독일의 라이프니츠 대학교 (Leibniz University)의 식물 생화학자인 제니퍼 센 켈러 (Jennifer Senkler)는“모든 사람들이 숨을들이 쉬고있는 것처럼 느껴졌다”고 말했다. "다음 휴식 시간에, 모두가 이것에 대해 흥분하게 대화를 나누고 이것이 어떻게 작동하는지에 대해 추측했습니다."
.그들은 아마도 인식 할 수 없어서 유전자를 놓친 것인지 또는 그녀의 방법에 약간의 오류가 있었는지 궁금했습니다. 또는 유전자가 핵 게놈으로 이동했을 수도 있습니다. 결국 미토콘드리아 유전자에서 발생할 수있는 일이며, 겨우의 거대한 게놈 (약 24 배의 크기)은 지금까지 전체 세대 시퀀싱을 방해했습니다. 모두가 누락 된 유전자의 미스터리를 해결하기를 간절히 원했습니다.
Senkler는“우리는 미스틀 토 식물에 손을 대고있는 시도에서 나무에서 떨어지는 연구자들에 대해 농담을 시작했습니다. 실제로, 그녀와 그녀의 동료들이 독일로 돌아 오자마자“우리는 긴 지점 절단기를 사서 겨우를 모으기 시작했습니다.”
.그들은 유일한 사람이 아닙니다. Hannover에있는 Senkler의 실험실에서 멀지 않은 곳에서 Max Planck Plancular Plant Physiology의 Potsdam-Golm에있는 생화학 자 Etienne Meyer는 자신의 조사를 시작했습니다. Janneke Balk도 영국 노리치에있는 John Innes Center에서 Mistletoe Mitochondria를 파헤 치기로 결정했습니다. Balk의 팀은 곧 Meyer 's에 연락을 취했고, 두 실험실은 힘에 합류했지만 결과가 복제되도록 실험을 계속해서 계속 실험했습니다. Meyer는“이것이 이야기를 더욱 견고하게 만드는 이유입니다.
결국, 3 개의 연구 팀 모두 같은 결론에 도달했습니다. 미 슬토 미토콘드리아는 다른 모든 식물, 곰팡이 및 동물의 미토콘드리아와 동일한 ATP 생성 과정을 수행하지 않습니다. 건너 뛰는 유전자는 말한 유전자가 돌연변이되거나 재배치되지 않은 진정으로 사라졌습니다. 그리고 아직, 아무도 미 슬류가 그들없이 어떻게 살아남는 지 모른다.
대사 비서
현재까지 연구 된 다른 모든 다세포 수명에서 (그리고 대부분의 단일 세포 진핵 생물에서, 그 문제에 대해 미토콘드리아는 5 단계 과정에서 ATP를 생산합니다. 각 단계는 별도의 단백질, 복합체 I-V에 의해 수행됩니다. 스웨덴의 스톡홀름 대학교 (Stockholm University)의 식물학자인 지트 피터슨 (Gitte Petersen)은“최초의 단지 인이 중 하나는 미 슬토에서 완전히 빠졌다”고 말했다.
Petersen은 식물 체계 주의자로서 훈련을받은 처음 에이 복잡한 손실이 일반적 일 수 있다고 생각했습니다. 그러나 그녀와 그녀의 동료들이 9 개의 다른 기생 식물 그룹을 확인했을 때 나머지는 정상이었습니다. 미 슬토에서만 특별한 일이 일어났습니다.
Mieyer는 겨울 이이 엄청나게 중요한 유전자의 상실을 보상하는 방법에 대해“우리는 추측 할 수 있습니다.”라고 Meyer는 말했습니다.
실험에 따르면 미슬토가 ATP를 만듭니다. 그들의 미토콘드리아가 그에 큰 역할을하는지 확실하지 않습니다. Meyer와 Balk의 협력에 따르면 식물은 모든 세포에서 발견되는 ATP를 만들기 위해 설탕을 분리하는 비효율적 인 방법 인 글리콜분에 사용하기 위해 더 많은 단백질을 생산한다는 것을 발견했습니다. 그러나 과학자들은 식물이 그런 식으로 생성하는 ATP의 양을 정확히 결정할 수 없었습니다.
그럼에도 불구하고, 미토콘드리아의 일반적인 ATP 출력과 경쟁하기에 충분한 당분 해를 늘리는 데는 더 많은 설탕이 필요합니다. Meyer의 직감은 겨우 겨우가 물과 미네랄과 함께 숙주에서 설탕을 훔친다는 것입니다. 메이어는 그 아이디어가“극도로 가상적”이라고 레이블을 지정하지만 다른 식물보다 더 열렬하게 광합성을 발휘할 수도 있습니다.
.미슬토는 또한 스크루지 같은 비참함으로 에너지를 사용할 수도 있습니다. Senkler와 Petersen은 기생 생활 양식과 느린 성장으로 인해 미 슬레가 낮은 양의 ATP에 걸릴 수 있다고 지적했습니다. 사실, 미 슬러는 에너지 제한 조건에서 생존하는 방법에 대한 교훈을 가르쳐 줄 수 있습니다. "라고 Senkler는 말했습니다.
유지하기에는 너무 복잡합니까?
그러나 미토콘드리아가 부족한 미토콘드리아와 함께 겨우 큰 문제는이 식물들이 왜 그렇게 유용한 것으로 보인 이유입니다.
.Senkler의 의심은 그 복잡한 것이 너무 부담 스럽습니다. 그것은 세포의 상이한 하위 집단에서 만들어야하는 약 50 개의 단백질로 구성되어 미토콘드리아의 내부 막에 조립되어 적합하다. 그녀는 장기적으로 더 많은 에너지를 의미하더라도 상당한 모든의 에너지 비용은“미 슬류는 많은 에너지를 필요로하는 과정을 피하는 것 같습니다.”라고 그녀는 말했다.
메이어는 에너지 불만의 특성 또는“환원 진화”를 버리는 것이 기생충의 일반적인 주제라고 지적했다. 이 특정 단백질 제품군을 잃으면 추가적인 이점이있을 수 있습니다. 복잡하기 때문에 세포 손상을 일으킬 수있는 반응성이 높은 분자를 뿌려서 패배하면 식물이 스트레스에 더 탄력적 일 수 있습니다. 비슷한 미토콘드리아 유전자 손실은 암 세포에서 자주 나타납니다. 이는 악성 세포가 다른 세포가 아닌 조건에서 종종 살아남을 수있는 이유입니다.
그러나 Petersen은 손실이 전혀 유익하다고 확신하지 않습니다. 그것은 치명적인 돌연변이와 같은 것이 그룹의 진화 초기에 미 슬토를 불러 일으킬 수있는 것일 수 있습니다. 우연히 복잡한 I를 만들 수있는 능력을 지우게 한 것입니다. 그리고 미 슬 토는 아마도 무슨 일이 있었는지에 대처할 수있었습니다.”라고 그녀는 말했다. 그녀는 추가 유전자 시퀀싱이 손실이 발생했을 때 연구원들을 쫓아 내고 식물이 이미 기생한지 여부에 대해 궁금합니다.
식물의 복잡한 손실이 나는 무작위로 불운 이었다면, 아마도 겨스트로는 우리의 나머지 부분과 같습니다. 그들은 휴일에서 살아 남기 위해 필요한 모든 일을하고 있습니다.
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