założycielka królowej akacji-ant przecina swój pierwszy otwór wejściowy w spuchnięty cierń, w którym rozpocznie swoją kolonię, pierwszy cierń wykonany przez tę młodą sadzonkę ant-acacia w Veracruz, Meksyk, 1962.
Dan Janzen
podczas studiów doktoranckich w latach 60., Dan Janzen, obecnie Thomas G. i Louise E. DiMaura term Chair w Katedrze Biologii, ponownie opisał to, co stało się klasycznym przykładem mutualizmu biologicznego: obligatoryjny związek między mrówkami akacjowymi a ich żywicielami. Drzewa akacjowe wytwarzają wyspecjalizowane struktury do schronienia i karmienia kolonii mrówek, a mrówki z kolei bronią drzewa przed roślinożercami.
w niedawnym badaniu Proceedings of the National Academy of Sciences, koledzy Janzena z Wydziału Biologii odkrywają mechanizm genetyczny, który programuje stronę roślinną relacji mrówka-akacja. Scott Poethig, John H. i Margaret B. Fassitt profesor biologii i Aaron Leichty, GR ’ 18, wykazali, że te gatunki akacji rozwijają cechy niezbędne do karmienia kolonii mrówek—wydrążone, spuchnięte ciernie, aby je pomieścić, oraz nektary i bogate w składniki odżywcze wskazówki dotyczące ulotek zwane ciałami Beltianowymi, aby je karmić-jako część zjawiska zależnego od wieku w rozwoju roślin.
„jest koszt związany z tworzeniem tych cech”, mówi Poethig, starszy autor raportu, ” ale roślina ich potrzebuje, w przeciwnym razie to koniec. Więc dochodzi do kompromisu. Odkryliśmy, że te cechy wyewoluowały z tyłu istniejącej ścieżki, która reguluje rozwój roślin.”
Leichty, obecnie badacz podoktorski na Uniwersytecie Kalifornijskim, Davis, mówi: „kiedy zagłębiliśmy się w literaturę, odkryliśmy, że wiele strategii obrony roślin zależy od wieku. Jest to sprzeczne z intuicją, ponieważ myślisz, że młode rośliny chciałyby zacząć tworzyć te struktury od razu, aby nie zostały zjedzone, ale nasze odkrycia, jak również głęboka logika sugerują, że istnieją ograniczenia biologiczne na ich wytwarzaniu.”
aby zbadać cechy w kontekście rozwoju roślin, Poethig i Leichty zebrali nasiona akacji od sprzedawców internetowych w Belize i od samego Janzena. Obserwowali to, co Janzen widział na wolności pół wieku wcześniej.
„oczywiście, cechy pojawiają się, ale nie od razu” – mówi Leichty.
po uzyskaniu pierwszej sekwencji genomu gatunku Vachellia, naukowcy przyjrzeli się konkretnie pewnym mikroRNA —krótkim, niekodującym odcinkom genomu-miR156 i miR157, które wcześniej uważali za związane z kontrolowaniem czasu rozwoju cech u innych gatunków roślin.
wraz z pojawieniem się opuchniętych cierni i innych cech przyciągających mrówki w akacji, poziomy miR156 i miR157 spadły, a poziomy różnych czynników transkrypcyjnych tłumionych przez te mikroRNA wzrosły.
aby zrozumieć, w jaki sposób Regulacja tych cech mogła powstać ewolucyjnie, naukowcy zbadali inne gatunki akacji, które nie wytwarzają ciał Beltiańskich ani spuchniętych cierni, ale wytwarzają nektary na liściach. U tych gatunków, podobnie jak u akacji mrówkowych, spadek miR156 zbiegł się z pojawieniem się nektarów. Podobieństwo akacji w tym względzie sugeruje, że dotychczasowa ścieżka została dostosowana do innych cech, które są wymagane dla zdrowego ochroniarza—opuchnięte ciernie i dobre jedzenie—twierdzą naukowcy.
dla Janzena, znalezisko wspiera jego odkrycia terenowe, czyniąc argumenty za połączeniem badań terenowych i laboratoryjnych.
„obejrzałem i zapytałem dlaczego” – mówi Janzen. O Poethigu i Leichty, zauważa: „patrzyli i pytali jak.”