Наука Крошечное растение, которое называется Arabidopsis thaliana - Резуховидка Таля, семейство капустные, помогло ученым найти ключ к разгадке дневных циклов многих организмов, в том числе и человека. Ученые провели большое исследование, которое поддерживалось Национальными Институтами Здравоохранения. Они попытались изучить растения, чтобы найти ответы на некоторые вопросы человеческого здоровья.
У некоторых других организмов больше общего с человеком, однако такие растения, как Резуховидка Таля, предоставили ученым возможность более детально изучить вопросы генетики, деления клеток и особенно восприимчивости к свету, которая управляется 24-часовыми циклами, то есть циркадными ритмами.
Некоторые клетки в организме человека, включая раковые клетки, делятся в 24-часовом ритме. Один из основных генов циркадных ритмов человека, криптохром, связан с диабетом и депрессией. Оба этих открытия были сделаны учеными, которые занимались растениями.
"У нас, людей, нет стеблей и цветов, однако некоторые части нашего тела, как и у растений, контролируются циркадными часами, - сказал генетик Лори Томпкинс (Laurie Tompkins). – Эти часы работают в большей или меньшей степени одинаково у всех организмов, однако некоторые аспекты функционирования этих часов легче изучать в растениях".
Погасите свет, чтобы растения росли
В своей новой работе, результаты которой были опубликованы в журнале Nature, ученые исследовали вопрос, почему у Резуховидки Таля стебель больше растет в темноте, причем это наблюдается у многих растений. Биолог Стив Кей (Steve Kay) и его коллеги из Калифорнийского Университета в Сан-Диего сообщили, что 3 определенных протеина регулируют ритмы роста стеблей этого растения.
Эта группа протеинов, которую назвали "вечерний комплекс", начинает работать ранним вечером и заглушает два гена, которые обычно стимулируют рост растения. Когда деятельность вечернего комплекса замирает за несколько часов до рассвета, другие протеины начинают ослаблять тормоз роста и растение вступает в ночную фазу быстрого роста стебля.
Когда команда Кея видоизменила три гена, которые кодируют вечерний комплекс, было замечено, что биологические часы растения начали давать сбой – стебли начинали расти, а цветы начинали появляться раньше времени.
Ученые пока точно не знают, почему именно ночью стебли растения лучше всего растут, но Кей предполагает, что в это время растение использует свои ресурсы более эффективно. Растения собирают углерод и азот в течение дня, а затем перерабатывают эти основные питательные вещества в крахмал и протеины. "Поздней ночью они "выпускают" эти ресурсы специально, чтобы обеспечить строительные материалы для роста стеблей, - сказал Кей. – Нам удалось лучше понять некоторые вопросы человеческого здоровья и влияния биологических часов на развитие болезней благодаря тому, что мы исследовали растения".
Работа Кея может пролить свет на то, каким образом гены биологических часов могут регулировать деление клеток у эмбрионов человека.
От растений к лекарствам
Ученые, которые занимаются данными вопросами, заинтересованы в том, чтобы найти ответы на многие вопросы, связанных с работой биологических часов. Некоторые ученые, работающие с растениями, считают, что в будущем именно растения могут помочь найти лекарства от многих неизлечимых сегодня заболеваний.
Растительные молекулы, например, используются для поражения источников ВИЧ-инфекций, которые скрываются в клетках-носителях. В Калифорнийском Университете в Беркли химик Джей Кислинг (Jay Keasling) ищет способы получения микробов, которые могли бы производить большое количество таких растительных молекул без особых затрат.
Если точно понять, как растения, вроде Резуховидки Таля, могут подавлять деятельность вредных генов, это может помочь ученым улучшить методы борьбы со СПИДом. Ученые сегодня рассматривают растения, как возможность получения препаратов для лечения многих страшных болезней.
