o regină fondatoare acacia-ant își taie prima gaură de intrare în ghimpele umflate în care își va începe Colonia, primul ghimpe realizat de această tânără furnică-salcâm în Veracruz, Mexic, 1962.
Dan Janzen
în timpul studiilor sale de doctorat din anii 1960, Dan Janzen, acum Thomas G. și Louise E. DiMaura Catedra de termen în departamentul de Biologie, a re-descris ceea ce a devenit un exemplu clasic de mutualism biologic: relația obligatorie dintre furnicile de salcâm și copacii lor de salcâm gazdă. Copacii de salcâm produc structuri specializate pentru adăpostirea și hrănirea coloniei de furnici, iar furnicile, la rândul lor, apără copacul împotriva erbivorelor.
într-un studiu recent din Proceedings of the National Academy of Sciences, colegii lui Janzen din departamentul de biologie descoperă un mecanism genetic care programează partea vegetală a relației furnică-salcâm. Scott Poethig, John H. și Margaret B. Profesorul de Biologie Fassitt și Aaron Leichty, GR’18, au arătat că aceste specii de salcâm dezvoltă trăsăturile necesare pentru a hrăni colonia de furnici—spini umflați goi pentru a le adăposti și nectare și sfaturi bogate în nutrienți numite corpuri Beltiene pentru a le hrăni-ca parte a unui fenomen dependent de vârstă în dezvoltarea plantelor.
„există un cost asociat cu realizarea acestor trăsături”, spune Poethig, autorul principal al raportului, ” dar planta are nevoie de ele, altfel este dispărută. Deci se întâmplă un compromis. Și ceea ce am descoperit este că aceste trăsături par să fi evoluat pe spatele unei căi preexistente care guvernează o tranziție de dezvoltare în plante.”
Leichty, acum cercetător postdoctoral la Universitatea din California, Davis, spune: „când am săpat în literatură, am descoperit că o mulțime de strategii de apărare a plantelor sunt dependente de vârstă. Este contraintuitiv pentru că credeți că plantele tinere ar dori să înceapă să facă aceste structuri imediat, astfel încât să nu fie mâncate, dar descoperirile noastre, precum și logica profundă sugerează că există constrângeri biologice în a le face.”
pentru a studia trăsăturile în contextul dezvoltării plantelor, Poethig și Leichty au adunat semințe de salcâm de la vânzătorii online din Belize și de la Janzen însuși. Ei au observat ceea ce Janzen văzuse în sălbăticie cu o jumătate de secol înainte.
„destul de sigur, trăsăturile apar, dar nu imediat”, spune Leichty.
după obținerea primei secvențe genomice a unei specii Vachellia, cercetătorii au analizat în mod specific anumite microARN —secțiuni scurte, necodificatoare ale genomului-miR156 și miR157, pe care le—au găsit anterior asociate cu controlul calendarului de dezvoltare a trăsăturilor la alte specii de plante.
pe măsură ce ghimpele umflate și alte trăsături care atrag furnicile au început să apară în salcâm, nivelurile de miR156 și miR157 au scăzut, iar nivelurile diferiților factori de transcripție proteică reprimați de aceste microARN – uri au crescut.
pentru a înțelege modul în care reglementarea acestor trăsături ar fi putut apărea evolutiv, cercetătorii au explorat alte specii de salcâm care nu fac corpuri Beltiene sau spini umflați, dar fac nectare pe frunzele lor. La aceste specii, ca și în furnică-acacias, declinul lui miR156 a coincis cu apariția nectarelor. Similitudinea dintre acacias în această privință sugerează că calea existentă a fost cooptată pentru a regla celelalte trăsături care sunt necesare pentru un bodyguard sănătos—spini umflați și mâncare bună—spun cercetătorii.
pentru Janzen, descoperirea susține descoperirile sale de teren, făcând un caz pentru amestecarea investigațiilor de teren și de laborator.
„m-am uitat și am întrebat de ce”, spune Janzen. Despre Poethig și Leichty, notează el, ” au urmărit și au întrebat cum.”