Группа исследователей из Лозаннского университета секвенировала геном разных ветвей 234-летнего дуба известного под именем Наполеон, который растет в этом университете. Ученых весьма удивило, что на протяжении долгой жизни, его геном оставался в значительной мере неизменным. Они полагают, что все дело в способности растений защищать свои стволовые клетки от мутаций.
Каждый раз, когда клетка делится, из-за ошибок в копировании ДНК могут возникнуть мутации. Накопление большого количества мутаций может привести к гибели клеток и всего организма. Животные защищают свои репродуктивные клетки от накопления мутаций, выделяя их в особую «зародышевую линию», где деление идет медленными темпами. Но растения не имеют специальной зародышевой линии: группа стволовых клеток, которая приводит к появлению репродуктивных частей цветков, также генерирует клетки стебля и листьев. Поэтому ученые полагали, что стволовые клетки будут накапливать много мутаций, и новые ветви на вершине долгоживущего дерева генетически будут заметно отличаться от нижних ветвей.
Проверить это решили Филипп Реймон (Philippe Reymond) и его коллеги при помощи дуба из родного университета. Они секвенировали геном из листьев на более низких, старых ветвях и верхних, более молодых, и подсчитывали количество однонуклеотидных полиморфизмов – изменений в один нуклеотид, которые они обнаружили в ДНК дерева. Команда обнаружила, что количество мутаций было намного ниже, чем ожидалось, исходя из расчетов числа делений клеток, которые произошли между нижней и верхней ветвями.
Часть коллег оценило полученный результат как подтверждение уже существовавшей гипотезы, что у растений существуют пока неизвестные нам методы защиты стволовых клеток от мутаций. Другие говорят, что такой вывод делать пока рано. Они обращают внимание на то, что при исследовании оценивался только один тип мутаций и не учитывались другие, например, удаление участка ДНК. Также команда из Лозанны применила строгий фильтр для отсеивания шума в результатах секвенирования, что могло привести к исключению и некоторых однонуклеотидных мутаций.
Но результаты швейцарских ученых согласуются с двумя предшествующими исследованиями. В одном из них Крис Кулемайер (Cris Kuhlemeier) из Бернского университета и его коллеги прослеживали деления стволовых клеток в меристемах – областях интенсивного клеточного деления в организме растения. Они обнаружили, что у томатов и арабидопсиса меристема содержит три – четыре клетки, которые делятся менее интенсивно, чем все остальные. Другое исследование, во главе с генетиком растений Карелом Жихой (Karel Říha) из Центральноевропейского технологического института в Брно, подтвердило малое число мутаций, отличающих молодые и старые листья арабидопсиса.
Исследование Филиппа Реймона и его коллег опубликовано на сайте биологических препринтов bioRxiv.org.
