Рослини природним чином виробляють хімічні речовини, які називаються алкалоїдами, щоб захистити себе від таких загроз, як комахи та хвороби. Люди поколіннями покладалися на ці ж сполуки, використовуючи їх для знеболення, медичного лікування та повсякденних продуктів, включаючи кофеїн та нікотин.
Вчені хочуть краще зрозуміти, як рослини створюють алкалоїди, щоб вони могли розробляти ліки швидше, з меншою вартістю та з меншою шкодою для навколишнього середовища.
Потужна рослинна хімічна речовина неочікуваного походження
Дослідники з Йоркського університету зосередилися на рослині, відомій як Flueggea suffruticosa, яка виробляє сильний алкалоїд під назвою секурінін. Вивчаючи, як виробляється ця сполука, команда виявила дивовижну деталь. Ключовий ген, відповідальний за вироблення секурініну, нагадує гени, які зазвичай зустрічаються у бактерій, а не в рослинах.
Це відкриття свідчить про те, що рослини, можливо, застосували незвичайну еволюційну стратегію. Замість того, щоб покладатися лише на традиційну хімію рослин, вони, здається, повторно використовують молекулярні інструменти, які зазвичай зустрічаються у мікробів, для створення захисних хімічних речовин. Дослідники вважають, що цей підхід може бути більш поширеним у рослинному світі, ніж вважалося раніше.
Рослини повторно використовують мікробні інструменти
Доктор Бенджамін Лічман з кафедри біології Йоркського університету пояснив, чому це відкриття виділяється. «Рослини та бактерії – це справді різні форми життя, тому було справді несподіванкою побачити, що ця важлива рослинна хімічна речовина була виведена з гена, подібного до бактерій.
«Ми вважаємо, що це означає, що рослини «переробляють» біологічні інструменти, які частіше зустрічаються у мікробів, коли вони можуть бути для них корисними. Ще цікавіше було те, що цей ген виробляє секуринін зовсім інакше, ніж інші відомі рослинні хімічні речовини.”
Як тільки дослідники розпізнали цей новий хімічний шлях, вони почали знаходити подібні гени, приховані в ДНК багатьох інших рослин. Це дало вченим потужний новий метод для ідентифікації корисних природних сполук та розуміння того, як вони виробляються.
Нові шляхи виробництва та безпеки ліків
Ці рослинні гени зрештою можуть бути використані для виробництва цінних хімічних речовин у лабораторних умовах. Це зменшить потребу в зборі рідкісних рослин або залежності від екологічно шкідливих промислових процесів.
Доктор Лічман зазначив, що алкалоїди часто потребують обережного поводження. «Алкалоїди можуть бути токсичними, тому, коли ми використовуємо їх у ліках, вони повинні бути суворо контрольованими та часто модифікованими, тому розуміння процесу, який бере участь у виробництві алкалоїдів, може допомогти нам розробити нові методи їх виробництва в лабораторії або видалення, щоб зробити деякі рослини менш токсичними.
«Тепер, коли ми знаємо, як шукати це хімічне виробництво, і ми можемо знайти його в більшій кількості рослин, ніж спочатку вважаю, що у нас є нові шляхи для дослідження виробництва та відкриття безпечних ліків.”
Наслідки для сільського господарства та навколишнього середовища
Висновки, опубліковані в журналі New Phytologist, також можуть поглибити розуміння вченими того, як рослини ростуть і виживають. Ці знання зрештою можуть сприяти розвитку сильніших і стійкіших культур.
Дослідники кажуть, що дослідження підкреслює, скільки ще потрібно навчитися у природи. Несподівані відкриття у фундаментальній рослинній науці можуть призвести до значних досягнень у медицині, сільському господарстві та екологічній стійкості.
