Растительные корни и эмбрионы животных полагаются на одно и то же химическое вещество для успешного развития

Успех икры лягушки и антивозрастных кремов зависит от одной группы химических соединений — ретиноидов, способных генерировать и регенерировать ткани.

Новое исследование на растениях показывает, что способность ретиноидов генерировать ткани также отвечает за правильное развитие корней.

Латеральные (боковые) корни у растений появляются и ветвятся с регулярными интервалами вдоль главной оси. Что регулирует и определяет их развитие и ритм, было неизвестно.

В новом исследовании, опубликованном 26 августа в журнале Science, группа учёных под руководством Александры Дикинсон из Калифорнийского университета в Сан-Диего и Филипа Бенфея из Университета Дьюка идентифицировала соединение, играющее ключевую роль в запуске развития латеральных корней.

Подозрение пало на ретиналь — тип ретиноида.

У позвоночных животных превращение оплодотворённой яйцеклетки в эмбрион запускается и регулируется ретиналем. Животные не могут производить его сами и должны получать его из растений или животных, питающихся растениями.

Учёные предположили, что ретиналь может играть роль и в развитии растений. Для его работы в клетке растения молекулы ретиналя должны связываться с белком.

Эксперименты подтвердили гипотезу:

• Обработка проростков красителем, который светится при связывании ретиналя с белком, показала, что появление латерального корня предваряется пиком такого связывания.
• Прямое нанесение ретиналя на главный корень приводило к образованию большего числа латеральных корней.
• Блокировка производства ретиналя у растений резко сокращала количество латеральных корней, но их развитие восстанавливалось после прямого нанесения ретиналя.

«Все способы, которыми мы изучали этот вопрос, дали очень положительный результат», — сказал Бенфей.

Исследователи также обнаружили, что белок, который растения используют для связывания ретиналя, является двойником белка, найденного в клетках животных. Они различаются, но имеют сходную структуру и форму.

Растения и позвоночные животные — очень разные организмы, чьи эволюционные пути разошлись более 1,5 миллиарда лет назад. Тот факт, что оба используют близкородственные химические соединения для генерации новых тканей в процессе развития, является примером конвергентной эволюции — явления, когда природа независимо приходит к сходным решениям сходных проблем у разных организмов.

Открытие точных механизмов регуляции развития тканей корня растения ретиноидами открывает новые возможности. Понимание того, как сигнал убеждает клетки построить новый орган, может помочь лучше понять аналогичные процессы у человека.