Фото: CZESS / Pixabay
Удивительный механизм выживания, который изменит сельское хозяйство
Растения, в отличие от животных, не обладают мозгом или нервной системой, но они умеют «запоминать» стрессовые ситуации — от атак вредителей до засухи. Ученые раскрыли секрет этой «памяти», которая помогает растениям выживать и передавать опыт следующим поколениям.
Эпигенетика вместо нейронов: как это работает?
Исследования показывают, что растения используют эпигенетические изменения — механизмы, которые регулируют активность генов без изменения самой ДНК. Например, при стрессе к их ДНК или связанным с ней белкам (гистонам) добавляются химические метки (метилирование), что «включает» или «выключает» определенные гены. Это позволяет растению адаптироваться к угрозам, сохраняя информацию на клеточном уровне.
Яркий пример — иммунный прайминг. После первой атаки патогенов растение активирует защитные гены, но не все сразу. При повторной угрозе реакция становится быстрее и эффективнее, как если бы растение «училось» на прошлом опыте.
Транспозоны: ключ к генетической памяти
Ученые обнаружили, что важную роль в этом процессе играют транспозоны — мобильные элементы ДНК, способные менять свое положение в геноме. В обычных условиях транспозоны «заблокированы» эпигенетическими метками, но стресс может снять эти ограничения. Активность транспозонов не только активирует защитные гены, но и создает устойчивые изменения, которые передаются потомству через семена.
Интересно, что этот механизм изучен у модельного растения Arabidopsis thaliana. При многократном стрессе его потомство демонстрировало повышенную устойчивость к засухе и патогенам даже без повторного воздействия.
Почему это важно для людей?
Понимание эпигенетической памяти поможет выводить сорта, устойчивые к климатическим изменениям и болезням, что повысит устойчивость и урожайность сельского хозяйсва. Растения с усиленным иммунным праймингом смогут самостоятельно противостоять вредителям, а это даст возможность меньше использовать пестицидов. Знания о стрессовой памяти пригодятся для восстановления экосистем после засух или пожаров.
Ученые исследуют, как искусственно активировать защитные механизмы растений. Например, обработка специальными веществами или умеренный стресс (например, засоление почвы) могут «тренировать» растения, повышая их выживаемость.
