Ученые обнаружили перенос генов между растением и насекомым

В отличие от «вертикального» процесса передачи генов по наследству, горизонтальный перенос позволяет обмениваться ими организмам, не связанным друг с другом никакими родственными отношениями. Он встречается среди вирусов и бактерий, приводя к распространению среди них различных генов и механизмов устойчивости к действию антибиотиков. Существование горизонтального переноса у многоклеточных, а тем более высших организмов остается под большим вопросом, хотя некоторые работы говорят в пользу того, что он все-таки происходит.

В свежем выпуске журнала Cell опубликована статья, авторы которой продемонстрировали горизонтальный перенос генов между весьма удаленными друг от друга организмами. В ДНК табачной белокрылки, распространенного вредителя, китайские ученые обнаружили ген BtPMaT1, заимствованный у одного из растений, которые оно поедает. Это повышает устойчивость насекомых к химическим средствам защиты растений.

Юцзюнь Чжан (Youjun Zhang) и его коллеги из Китайской академии сельского хозяйства занимались поисками механизмов устойчивости белокрылок к ествественным пестицидам, которые выделяют многие растения. Секвенировав геном вредителя, ученые сравнили его с геномами насекомых, чувствительных к таким пестицидам, — и в конце концов идентифицировали ген BtPMaT1. Дальнейшая работа показала, что он кодирует белок, способный нейтрализовать фенольные гликозиды — вещества растения, обладающие противомикробным и пестицидным эффектом.

Авторы сопоставили последовательность BtPMaT1 с данными в базе геномов NCBI, показав, что ни у одного другого насекомого, ДНК которого была секвенирована, ничего похожего не обнаружили. Зато такой ген нашли у некоторых растений, от которых, возможно, белокрылки и заполучили свою копию. Судя по количеству накопившихся с тех пор изменений, BtPMaT1 был заимствован около 35 миллионов лет назад: сперва он попал в заразивший растение вирус, а затем был съеден насекомым. Вирусные частицы обеспечили встраивание гена в ДНК белокрылки, и появление нового гена дало тем такое преимущество, что тот закрепился и остался в геноме.

Ученые также получили искусственный ген, позволяющий растениям синтезировать РНК, препятствующую работе BtPMaT1. Ген был успешно внесен в ГМ-томаты, и те продемонстрировали устойчивость к вредителям: кормившиеся такими растениями белокрылки умирали от действия фенольных гликозидов.