Omnia

under sina doktorandstudier på 1960-talet beskrev Dan Janzen, nu Thomas G. och Louise E. DiMaura Term Chair vid Institutionen för biologi, vad som har blivit ett klassiskt exempel på biologisk ömsesidighet: det obligatoriska förhållandet mellan akacia-myror och deras värd akaciaträd. Akacieträden producerar specialiserade strukturer för att skydda och mata myrkolonin, och myrorna försvarar i sin tur trädet mot växtätare.

i en nyligen genomförd studie i Proceedings of the National Academy of Sciences avslöjar kollegor från Janzen i biologiavdelningen en genetisk mekanism som programmerar växtsidan av ant-acacia-förhållandet. Scott Poethig, John H. och Margaret B. Fassitt Professor i biologi och Aaron Leichty, GR’18, visade att dessa arter av akacia utvecklar de egenskaper som är nödvändiga för att mata myrkolonin—ihåliga svullna törnen för att hysa dem och nektarier och näringsrika broschyrtips som kallas Beltiankroppar för att mata dem-som en del av ett åldersberoende fenomen i växtutveckling.

”det finns en kostnad i samband med att göra dessa egenskaper”, säger Poethig, seniorförfattare på rapporten, ”men växten behöver dem, annars är det en goner. Så det händer en avvägning. Och vad vi fann är att dessa egenskaper verkar ha utvecklats på baksidan av en redan existerande väg som styr en utvecklingsövergång i växter.”

Leichty, nu en postdoktoral forskare vid University of California, Davis, säger, ” När vi grävde in i litteraturen fann vi att många växtförsvarsstrategier är åldersberoende. Det är kontraintuitivt eftersom du tror att de unga plantorna skulle vilja börja göra dessa strukturer direkt så att de inte skulle ätas, men våra resultat och djup logik tyder på att det finns biologiska begränsningar för att göra dem.”

för att studera egenskaperna i samband med växtutveckling samlade Poethig och Leichty akaciefrön från online-säljare i Belize och från Janzen själv. De observerade vad Janzen hade sett i naturen ett halvt sekel tidigare.

”visst nog, egenskaperna visas, men inte direkt”, säger Leichty.

efter att ha erhållit den första genomsekvensen av en Vachellia —Art såg forskarna specifikt på vissa mikroRNA-korta, icke—kodande delar av genomet-miR156 och miR157, som de tidigare hade visat sig vara associerade med att kontrollera utvecklingstiden för egenskaper hos andra växtarter.

när den svullna taggen och andra myrdragande egenskaper började dyka upp i akacien minskade nivåerna av miR156 och miR157 och nivåerna av olika proteintranskriptionsfaktorer som undertrycktes av dessa mikroRNA ökade.

för att få en känsla av hur regleringen av dessa egenskaper kan ha uppstått evolutionärt undersökte forskarna andra akaciearter som inte gör Beltiska kroppar eller svullna taggar men gör nektarier på sina löv. I dessa arter, som i ant-akacierna, sammanföll mir156s nedgång med nektariernas utseende. Likheten mellan akacierna i detta avseende antyder att den befintliga vägen var samlad för att reglera de andra egenskaper som krävs för en hälsosam livvakt—svullna taggar och god mat—säger forskarna.

till Janzen stöder upptäckten hans fältfynd, vilket gör ett fall för blandning av fält-och laboratorieundersökningar.

”jag tittade och frågade Varför”, säger Janzen. Av Poethig och Leichty noterar han: ”de tittade och frågade hur.”