een stichtende koningin acacia-mier snijdt haar eerste ingang gat in de gezwollen Doorn waarin ze haar kolonie zal beginnen, de eerste Doorn gemaakt door deze jonge zaailing mier-acacia in Veracruz, Mexico, 1962.
Dan Janzen
tijdens zijn doctorale studies in de jaren 1960, dan Janzen, nu Thomas G. en Louise E. DiMaura Term leerstoel in de afdeling biologie, her-beschreef wat is uitgegroeid tot een klassiek voorbeeld van biologisch mutualisme: de obligate relatie tussen acacia-mieren en hun gastheer acacia bomen. De acaciabomen produceren gespecialiseerde structuren om de mierenkolonie te beschermen en te voeden, en de mieren, op hun beurt, verdedigen de boom tegen herbivoren.In een recente studie in Proceedings of the National Academy of Sciences, ontdekken collega ‘ s van Janzen in de afdeling biologie een genetisch mechanisme dat de plantzijde van de ant-acacia relatie programmeert. Scott Poethig, de John H. en Margaret B. Fassitt professor in de biologie, en Aaron Leichty, GR ‘ 18, toonde aan dat deze soorten acacia de eigenschappen ontwikkelen die nodig zijn om de mierenkolonie te voeden—holle gezwollen doornen om ze te huisvesten, en nectariën en voedselrijke foldertips genaamd Beltiaanse lichamen om ze te voeden-als onderdeel van een leeftijdsafhankelijk fenomeen in de plantenontwikkeling.
” er zijn kosten verbonden aan het maken van deze eigenschappen, “zegt Poethig, senior auteur op het rapport,” maar de plant heeft ze nodig, anders is het voorbij. Dus er is een afweging gaande. We ontdekten dat deze eigenschappen lijken te zijn geëvolueerd op de achterkant van een reeds bestaand pad dat een ontwikkelingstransitie in planten regelt.”
Leichty, nu een postdoctoraal onderzoeker aan de Universiteit van Californië, Davis, zegt: “Toen we ons in de literatuur verdiepten, ontdekten we dat veel plantenverdedigingsstrategieën leeftijdsafhankelijk zijn. Het is contra-intuïtief omdat je denkt dat de jonge planten deze structuren meteen zouden willen maken zodat ze niet opgegeten zouden worden, maar onze bevindingen en diepgaande logica suggereren dat er biologische beperkingen zijn om ze te maken.”
om de eigenschappen in de context van plantenontwikkeling te bestuderen, verzamelden Poethig en Leichty acacia zaden van online verkopers in Belize en van Janzen zelf. Ze observeerden wat Janzen een halve eeuw eerder in het wild had gezien.
“zeker, de eigenschappen verschijnen, maar niet meteen,” zegt Leichty.
na het verkrijgen van de eerste genoomsequentie van een Vachellia —soort, keken de onderzoekers specifiek naar bepaalde microRNA ‘ s-Korte, niet—coderende secties van het genoom-miR156 en miR157, die zij eerder hadden gevonden in verband te worden gebracht met het beheersen van de ontwikkelingstiming van eigenschappen in andere plantensoorten.
naarmate de opgezwollen doornen en andere mieren aantrekkende eigenschappen in de acacia begonnen op te treden, namen de spiegels van miR156 en miR157 af en namen de niveaus van verschillende eiwittranscriptiefactoren die door deze microRNA ‘ s werden onderdrukt, toe.
om een idee te krijgen van hoe de regulatie van deze eigenschappen evolutionair kan zijn ontstaan, onderzochten de onderzoekers andere acacia-soorten die geen Beltiaanse lichamen of gezwollen doornen maken, maar wel nectariën maken op hun bladeren. Bij deze soorten viel, net als bij de mieren-acacia ‘ s, de achteruitgang van miR156 samen met het verschijnen van de nectariën. De gelijkenis tussen de acacia ‘ s in dit opzicht suggereert dat de bestaande route werd gecoördineerd om de andere eigenschappen die nodig zijn voor een gezonde bodyguard te reguleren—gezwollen doornen en goed voedsel—de onderzoekers zeggen.
voor Janzen is de bevinding ondersteunend voor zijn veldontdekkingen, wat pleit voor het mengen van veld-en laboratoriumonderzoeken.
” ik keek en vroeg Waarom, ” zegt Janzen. Van Poethig en Leichty merkt hij op: “ze keken toe en vroegen hoe.”