Растения передают потомкам воспоминания о холодных зимах

Внимание, вопрос – можно ли доверять сообщениям в СМИ о том, что у растений на самом деле есть память? Согласитесь, читая это невольно вспоминаются такие шедевры журналистики как «в ростовской области деревья едят людей» или «растения уже читают ваши мысли» или растения убивают людей/зомби/коров… далее по списку. На самом же деле ученые и правда считают, что растения обладают памятью, которая, безусловно, отличается от нашей. Как пишут авторы нового исследования, у растений феномен эпигенетической памяти – это значит, что дети наследуют память от родителей вместе с ДНК стволовых клеток. Говоря совсем простыми словами это наследуемая память, которая помогает растениям не забывать о зимнем холоде и цвести весной а не в другое время года. Более того, когда растения дают семена, они «стирают» эту информацию из эпигенетической памяти, чтобы не расцвести раньше времени.

Это может показаться несколько странным, но у эпигенетической памяти растений ровно та же цель, что и у человеческой памяти – дать организму возможность адаптироваться к изменениям. Окружающая среда – один из главных двигателей эволюции. Еще два года назад исследователи из Бирмингема и Ноттингема расшифровали работу механизма, с помощью которого растения «забывают» и «вспоминают» изменения в окружающей среде.

В работе опубликованной в Journal Nature Communications, исследователи пишут, что функция памяти растений позволяет им точно координировать свое развитие в ответ на стресс или на смену времен года. В этом растениям помогает группа белков, называемых PRC2. На холоде эти белки соединяются в единый белковый комплекс и переводят растение в режим цветения.

Белки PRC2 относятся к группе белков, способных управлять перемещением частей хромосом по ДНК. Вот почему все они расположены на нужном расстоянии друг от друга.

Позже еще одно исследование, проведенное в сотрудничестве с учеными из Оксфордского университета и университета Утрехта, выявило новое понимание функции PRC2 – «зондирования окружающей среды». Это стало возможным после обнаружения еще одного белка – VRN2. Как оказалось, при благоприятных условиях (много солнца, кислорода и пр.) VRN2 нестабилен и быстро распадается. Но когда выпадает снег или растение затопило, VRN2 накапливается в организме и препятствует цветению. Это своего рода «выключатель» PRC2. Авторы работы отмечают, что у животных присутствуют похожие белки.

Растения, как и дургие живые существа на Земле, обладают памятью.

Теперь же международная команда специалистов подтвердила наличие эпигенетической памяти у растений. Как оказалось, воспоминания растений производятся с помощью модификации специализированных белков – гистонов. Гистоны, помимо прочего, отвечают за «упаковку» ДНК в клетке. Одна из таких модификаций гистонов называется H3K27me3: если на улице слишком холодно, то H3K27me3 накапливается в генах, которые контролируют цветение. Предыдущая работа показала как именно H3K27me3 передается из клетки в клетку, что и помогает растениям помнить о холодном времени года и цвести когда станет тепло.

Как пишет Muy Interesante, в ходе работы исследователи обнаружили так называемый «эпигенетический сброс», что напоминает стирание и переформатирование данных на жестком диске. Еще одним интересным открытием стал тот факт, что в семенах накапливается специальной гистон, которые не может переносить H3K27me3. «Это имеет большой смысл с экологической точки зрения», — сказал доктор Борг, первый автор статьи, в которой собраны исследования и результаты, которые недавно были опубликованы в Nature Cell Biology.

Растения передают память о холодных зимах своим детям

Поскольку пыльца может распространяться на большие расстояния, например ветром или с помощью пчел, а большая часть» памяти», которую несет H3K27me3, связана с адаптацией к окружающей среде, логично, что семена «забывают» условия окружающей среды своего отца и вместо этого помнят окружающую среду своей матери, поскольку они, скорее всего, будут размножаться и расти рядом с матерью.

Йорг Беккер, ученый из Гюльбенкянского Института науки

Авторы работы отмечают, что как и растения, животные «стирают» эпигенетическую память в сперме, но делают это, заменяя гистоны совершенно другим белком. На самом деле это один из первых примеров того, как специализированный вариант гистонов может помочь перепрограммировать и перенастроить одну эпигенетическую метку, оставляя другие нетронутыми. Исследователи надеются, что в будущем аспекты этого механизма перестройки обнаружат в других организмах.