az alapító akác-hangya királynő bevágja első bejárati lyukát a duzzadt tövisbe, amelyben megkezdi kolóniáját, az első tövist, amelyet ez a fiatal csemete hangya-akác készített Veracruzban, Mexikóban, 1962-ben.
Dan Janzen
az 1960-as években végzett doktori tanulmányai során Dan Janzen, ma Thomas G. és Louise E. DiMaura a Biológiai Tanszék elnöke újra leírta, mi vált a biológiai kölcsönösség klasszikus példájává: az akáchangyák és gazdájuk akácfái közötti kötelező kapcsolat. Az akácfák speciális struktúrákat hoznak létre a hangya kolónia védelmére és táplálására, a hangyák pedig megvédik a fát a növényevőktől.
a Proceedings of the National Academy of Sciences egyik friss tanulmányában Janzen biológiai Tanszékének munkatársai feltártak egy genetikai mechanizmust, amely programozza a hangya-akác kapcsolat növényi oldalát. Scott Poethig, a John H. és Margaret B. Fassitt, a biológia professzora és Aaron Leichty, GR’18, kimutatták, hogy ezek az akácfajok kifejlesztik a hangya kolónia táplálásához szükséges tulajdonságokat-üreges duzzadt töviseket, hogy elhelyezzék őket, valamint nektárokat és tápanyagban gazdag szórólapokat, amelyeket Beltian testeknek neveznek, hogy táplálják őket—a növényfejlődés korfüggő jelenségének részeként.
“ezeknek a tulajdonságoknak a megalkotása költségekkel jár” – mondja Poethig, a jelentés vezető szerzője -, de a növénynek szüksége van rájuk, különben elpusztul. Tehát van egy kompromisszum. Azt találtuk, hogy ezek a tulajdonságok úgy tűnik, hogy egy már létező út hátoldalán alakultak ki, amely a növények fejlődési átmenetét irányítja.”
Leichty, aki jelenleg a Davis-i Kaliforniai Egyetem posztdoktori kutatója, azt mondja: “Amikor az irodalomba ástunk, azt találtuk, hogy sok növényvédelmi stratégia életkorfüggő. Ez ellentmondásos, mert úgy gondolja, hogy a fiatal növények azonnal el akarják kezdeni ezeket a struktúrákat, hogy ne egyék meg őket, de az eredményeink, valamint a mély logika azt sugallja, hogy biológiai korlátok vannak a készítésükre.”
a növényfejlesztés összefüggésében a tulajdonságok tanulmányozásához Poethig és Leichty akácmagokat gyűjtött a belize-i online eladóktól és magától Janzentől. Megfigyelték, amit Janzen látott a vadonban fél évszázaddal korábban.
“természetesen a tulajdonságok megjelennek, de nem azonnal” – mondja Leichty.
egy Vachellia faj első genomszekvenciájának megszerzése után a kutatók kifejezetten bizonyos mikroRNS —eket vizsgáltak-a genom rövid, nem kódoló szakaszait—a miR156-ot és a miR157-et, amelyekről korábban megállapították, hogy más növényfajok fejlődési időzítésének szabályozásával kapcsolatosak.
ahogy a duzzadt tövis és más hangya-vonzó tulajdonságok kezdtek megjelenni az akácban, a miR156 és a miR157 szintje csökkent, és a mikroRNS-ek által elnyomott különböző fehérje transzkripciós faktorok szintje nőtt.
annak érdekében, hogy megértsük, hogyan alakulhatott ki ezeknek a tulajdonságoknak a szabályozása evolúciósan, a kutatók más akácfajokat fedeztek fel, amelyek nem készítenek Beltian testeket vagy duzzadt töviseket, hanem nektárokat készítenek a leveleiken. Ezekben a fajokban, akárcsak a hangyaakácokban, a miR156 hanyatlása egybeesett a nektárok megjelenésével. Az akácok közötti hasonlóság e tekintetben arra utal, hogy a meglévő útvonalat összekapcsolták az egészséges testőrhöz szükséges egyéb tulajdonságok—duzzadt tövisek és jó ételek—szabályozására-mondják a kutatók.
Janzen számára a megállapítás alátámasztja a terepi felfedezéseit, ami alátámasztja a terepi és laboratóriumi vizsgálatok keveredését.
“néztem és megkérdeztem, miért” – mondja Janzen. Poethigről és Leichtyről megjegyzi: “nézték, és megkérdezték, hogyan.”