Как семена наследуют информацию о среде

Наследственность и изменчивость — ключевые свойства живого организма, обеспечивающие выживание вида. У каждого растения, животного или бактерии есть уникальный набор генов, которые отвечают за свойства, необходимые для адаптации к среде. И, поскольку условия жизни могут быть самыми разнообразными, растения в ходе эволюции развили множество генетических механизмов «на все случаи жизни». И, как выяснили исследователи из Женевского университета, они начинают работать на самых ранних этапах жизни, когда семя еще даже не начало прорастать.

Все мы знаем о состоянии семенного покоя, которое позволяет семени выждать идеальный момент для прорастания. Как показывает швейцарское исследование, конкретные сроки семенного покоя одного и того же вида растений могут отличаться. Это необходимо для того, чтобы предотвратить одновременное прорастание семян и конкуренцию молодых растений за ресурсы.

Эта разница в длине периода покоя неслучайна и наследуется от материнского организма. Во время опытов с модельным растением уровень экспрессии гена, отвечающего за выработку фермента аллантоиназа (ALN), регулирующего состояние покоя, был таким же, как и у материнского растения. Отцовский аллель (вариация гена) никак не влиял на процесс.

Исследователи пришли к тому, что свойство материнского растения наследуется с помощью эпигенетического механизма, который влияет на активность определенных генов, не изменяя их структуры. Отцовский ген при этом сохраняется, но деактивируется.

Помимо родительских генов на прорастание семян влияет и температура, в которой сформировались семена, еще будучи частью материнского растения: чем холоднее, тем дольше период покоя.

Когда период покоя заканчивается и семя прорастает, ген ALN реактивируется. После этого «температурная память» молодого растения будет сброшена, и оно заново соберет информацию о холоде уже для собственных семян.

Это явление — еще один пример эпигенетического процесса. В ходе регуляции периода покоя подобным способом сами гены не меняются, но меняются их проявления. Растение может приспособиться к условиям среды и при этом сохранить нужную наследственную информацию.