科学者たちは植物間の新しいコミュニケーション形式を発見したかもしれない

庭のある家に住んだり、農園で働いたりしたことがある方なら、寄生植物の蔓延に対処することがいかに複雑かをご存知でしょう。寄生植物は常に戻ってきて、さらに多くの作業を引き起こすことになります。しかし、北米の科学者たちは、日常の「野菜の戦い」において人類を有利にする発見をしたかもしれない。

サイエンス誌に掲載された新しい研究によると、クスクタと呼ばれる寄生植物は、宿主植物から遺伝物質を「吸う」だけでなく、自身の遺伝子のコードを宿主植物に注入することもできるという。侵入者は、RNA の一部を他の植物に送信します。RNA は、DNA とタンパク質合成の間の橋渡しとして機能する遺伝情報の中間形態です。

研究者らによれば、これは単にこれらの生物がエネルギーを交換する方法である可能性があるという。しかし、それらは、これまで知られていなかった植物間のコミュニケーション形態である可能性があるという、より興味深い可能性も示しています。

可能性に満ちた新しい世界

「植物のコミュニケーションの典型的な方法は、葉と根から放出される化学物質を介することです。したがって、RNA の交換が存在することを発見することは、これまで探求されたことのない新しい概念です」と、この研究の共著者でありバージニア工科大学の植物生理学者であるジェームス・ウェストウッドは述べています。

「これはいくつかの理由で印象的です。 1つ目は、私たちが通常、寄生虫がそのように行動すると考えているという事実です。宿主内への遺伝子の移動を観察することは考えず、侵入者が栄養素を吸い取ることだけを観察することを考えています」と彼は指摘する。この発見の新規性に加えて、学者は農業への応用の可能性があると述べています。科学者はRNA交換を利用して、侵入した植物に防御機構を与えることができるかもしれない。

この研究で、ウェストウッド氏のチームは、宿主のトマト植物と数種類の野菜に巻きつき、その維管束系に侵入することで侵入するクスクタの組織サンプルの配列を決定した。両方のゲノムはすでに完全に配列決定されているため、研究者はゲノム内の対応する DNA 配列を含むサンプルに含まれる RNA を購入することができました。

「完全なゲノムの配列と実質的に変わらない配列を削除して分離するプロセスを通じて、すべてを解決しました」とウェストウッド氏は言います。研究者らは、この技術を使用して、侵入過程で宿主と寄生虫の間で数千本のRNAが交換される可能性が高いと判断した。

野菜スパイ活動

共有される物質は実際には情報分子であるため、寄生虫が自身の RNA を使用して宿主植物システム全体をスパイし、「ハッキング」している可能性があります。送信された情報は、とりわけ、侵入した人の細胞壁を柔らかくし、より多くのつながりを確立しやすくする可能性があります。

「私たちにできることは、寄生虫に対して特異的に作用する短い RNA 配列を生成する宿主作物を作成することです。私たちは植物が独自の防御システムを構築するのを支援することになるでしょう」と彼は説明します。現在、農家はクスクタがトマト、アルファルファ、クランベリーなどの植物を攻撃するのを防ぐために除草剤を使用しています。遺伝的アプローチを使用すれば、この種の化学元素の必要性がなくなります。

この研究には関与していない生物学者のニーリマ・シンハ氏によると、個別の遺伝子を使って同様の遺伝子兵器の作成が過去にも試みられているという。しかし、彼女は「新しい報告書は、RNA の大きな移動により、いくつかの寄生プロセスが制御戦略の標的となる可能性があることを示唆している」と述べています。

証拠を求めて

残念ながら、交換された RNA が情報として使用されたことは研究者によってまだ証明されていないため、この理論は単なる理論である可能性があります。それでも、RNA の固有の性質から、植物は互いの遺伝情報に基づいてタンパク質を生成している可能性が高いとウェストウッド氏は考えています。

いずれにせよ、ウェストウッドと彼のチームは、「組み込まれた」防御システムを備えた植物の作成を検討する前に、スイッチされた RNA がレシピエント植物によって実際にコード化されていることを証明する必要がある。研究者は、侵入者が独自のコードを使用して作成したタンパク質と、宿主からの情報を使用して作成した可能性のあるタンパク質を区別する必要があるため、この作業は簡単ではないと科学者は述べています。

「タンパク質が移動したRNAで作られたのか、それとも単に侵入した植物から既製品で作られたのかを解明することは、[研究チームがこれまでに行ってきたことよりも]確かにはるかに困難です」とウェストウッド氏は言う。科学者が試みるプロセスの 1 つは、タンパク質の作成にまだ使用されているコードの断片をキャプチャすることです。

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