Ботаники из института Небраски установили механизмы, благодаря которым растения запоминают пережитое высушивание и становятся более устойчивыми к нему. Результаты работы публикует журнал Nature Communications.
Исследователи использовали в своей работе классический модельный организм - Arabidopsis thaliana. Чтобы определить устойчивость растения к засухе, они извлекали его из почвы и высушивали на воздухе, а затем снова насыщали влагой. Периодически отбирая пробы листьев, ботаники наблюдали, как Arabidopsis теряет влагу. Оказалось, что растения, подвергшиеся стрессу во второй, третий и четвертый раз с каждым разом сохраняют воду все лучше.
Для того, чтобы установить, как растения запоминают пережитой стресс, биологи решили изучить гены, которые становятся активны только во время высушивания. Оказалось, что среди таких генов по крайней мере два - RD29B и RAB18 становятся “натренированными” из-за пережитого стресса. Их активность во время насыщения влагой падает до исходного состояния, но если высушивание повторяется, они включаются гораздо быстрее, чем в первый раз.
Исследователи выяснили, что такая готовность включиться, которая появляется у натренированных генов, объясняется двумя механизмами. Во-первых, поблизости скапливается активный фермент-включатель - РНК-полимераза, готовая сразу же начать работать, если вновь наступит стресс. Во-вторых, активная работа этих генов во время высушивания оставляет метки на поверхности нуклеосом - структур, на которые намотана ДНК. Гены на таких нуклеосомах работают активнее.
Память растений оказалась недолгой. Исчезает она всего через семь дней, о её наследовании речи не идет. Однако механизмы такой памяти, включающие модификацию нуклеосом, все чаще обнаруживаются у разных организмов. Некоторые из них такую память могут передавать по наследству. Подобная наследственность называется эпигенетической - т.е. существующей “поверх” генетической, которая хранится в ДНК.