Dodano: 28 listopad 2023r.

Barszcz Sosnowskiego ma dwa razy więcej genów niż większość roślin

Po raz pierwszy w historii naukowcy zbadali genom barszczu Sosnowskiego, trującej rośliny inwazyjnej, której sok powoduje oparzenia skóry. Okazało się, że jej genom ma prawie dwa razy więcej genów niż większość innych roślin.

Barszcz Sosnowskiego ma dwa razy więcej genów niż większość roślin

 

W Polsce do tej pory zidentyfikowano około dwa tysiące gatunków obcego pochodzenia, czyli gatunków roślin i zwierząt, które nie znalazły się na terenie naszego kraju w sposób naturalny, ale w wyniku działalności człowieka. Większość z nich nie jest w żaden sposób szkodliwa - nie oddziałuje negatywnie na przyrodę, gospodarkę czy na zdrowie człowieka. Bez części z nich wręcz nie wyobrażamy sobie dzisiaj życia. Choćby takie ziemniaki zostały przywiezione do Europy w XVI wieku. Ale są też gatunki, które mogą być niebezpieczne. Wśród nich jest barszcz Sosnowskiego (Heracleum sosnowskyi).

W niedawnych badaniach, których wyniki ukazały się na łamach pisma „The Plant Journal” (DOI: 10.1111/tpj.16500), naukowcy z Instytutu Nauki i Technologii w Skołkowie, który nazywany jest w skrócie Skoltechem, zbadali genom inwazyjnego barszczu Sosnowskiego. Analiza ujawniła, że barszcz Sosnowskiego ma niezwykle dużą liczbę genów. Posiada ich aż 55 106, w porównaniu z 25–35 tysiącami występującymi w większości roślin.

Barszcz Sosnowskiego

Barszcz Sosnowskiego to roślina inwazyjna, która rozprzestrzeniła się daleko poza swoje naturalne siedlisko. Pochodzi z centralnej i wschodniej części gór Kaukazu, Zakaukazia oraz północno-wschodniej Turcji. Roślina ta stwarza poważne zagrożenie dla ekosystemów i zdrowia ludzkiego.

Po II wojnie światowej barszcz Sosnowskiego był uważana za obiecującą roślinę pastewną. W krajach bloku wschodniego wprowadzany był z tego powodu do upraw. Zaczął się rozprzestrzeniać, szybko atakując większe obszary i zmniejszając różnorodność biologiczną, wypierając inne gatunki roślin. Ale uprawa i zbiór szybko okazały się problematyczne. Głównie za sprawą zagrożenia zdrowia. Związki zawarte w soku tej rośliny w kontakcie ze skórą w obecności światła, zwłaszcza ultrafioletowego, powodują oparzenia.

Charakterystyczna dla barszczu Sosnowskiego jest też jego wytrzymałość. To bardzo trudna do zwalczania roślina. Nasiona, które roślina produkuje w dużej obfitości, zachowują zdolność do kiełkowania nawet przez kilka lat. Barszcz ma też ogromne zdolności regeneracyjne i potrafi odrastać nawet po ścięciu i stosowaniu herbicydów, co generuje wysokie koszty. Specjaliści podkreślają, że najlepiej stosować wiele metod walki z rośliną. Pomocny może okazać się też wynalazek krakowskich naukowców, którzy opracowali robota potrafiącego niszczyć system korzeniowy rośliny za pomocą mikrofal (więcej na ten temat w tekście: Krakowscy naukowcy znaleźli sposób na barszcz Sosnowskiego).

W każdej części barszczu Sosnowskiego znajdują się związki zwane furanokumarynami. To one powodują oparzenia i stwarzają zagrożenie dla człowieka. Ale dla rośliny stanowią ochronę przed owadami czy patogenami. Jednocześnie furanokumaryny są związkami o dużej wartości farmaceutycznej, stosowanymi w terapii chorób skóry.

Ogromny genom barszczu Sosnowskiego

Rosyjscy naukowcy zsekwencjonowali DNA barszczu Sosnowskiego. Nieoczekiwanie okazało się, że roślina posiada 55 106 genów. Większość roślin posiada około 25 000 – 35 000 genów. Po zaproponowaniu i zweryfikowaniu kilku możliwych hipotez badacze odkryli, że odpowiadają za to liczne duplikacje (kopie) genów.

- To dość niezwykłe, ponieważ rośliny zazwyczaj mają duplikacje w całym genomie, a nie tylko w jego poszczególnych częściach. Wiele rodzin genów występujących w dużej liczbie w barszczu Sosnowskiego, pojawia się w wyniku syntezy metabolitów wtórnych – wyjaśniła Maria Logaczewa, współautorka badań.

Wyniki prac mogą być przydatne w medycynie i farmakologii. Zrozumienie specyficznych cech genomu barszczu Sosnowskiego pomoże zidentyfikować i zbadać jego unikalne bioaktywne cząsteczki, które można wykorzystać do opracowania nowych leków i metod leczenia problemów skórnych. Badania te mogą także pomóc naukowcom w opracowaniu skutecznej metody zwalczania tej inwazyjnej rośliny.

 

Źródło: Instytut Nauki i Technologii w Skołkowie, fot. Julo, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons