A virágok lenyűgöző szimmetriája már évszázadok óta elbűvöli az embereket. Ám a Cornell Egyetem kutatása most felfedte: amit mi tökéletesnek látunk, azt valójában kaotikus génaktivitás szüli. De hogyan lesz rend a genetikai zűrzavarból?

A látszat csal: szabályosság a sejtkáosz mögött

Bár a virágok szirmai és levelei úgy tűnnek, mintha pontos tervek alapján készülnének, a valóságban a sejtek viselkedése meglepően kiszámíthatatlan. A kutatók az Arabidopsis thaliana nevű növényen keresztül vizsgálták ezt a jelenséget, fókuszálva az úgynevezett „sztochasztikus génexpresszióra" – vagyis arra, hogy a sejtek génjei véletlenszerűen kapcsolnak be és ki.

Mégsem teljes a zűrzavar

Az auxin nevű növekedési hormon hatásait tanulmányozva kiderült, hogy az egyes sejtek nagyon eltérően reagálnak, hiába kapják ugyanazokat a jeleket. Ennek ellenére a növény mindig tökéletesen elhelyezett csészeleveleket növeszt. Hogyan lehetséges ez?

A szakértők valami váratlan dolgot találtak: még akkor is, amikor a sejtek ugyanazokat a hormonális utasításokat kapták, genetikai reakcióik jelentősen különböztek egymástól. Egyes gének bekapcsoltak bizonyos sejtekben, míg mások csendben maradtak, minden nyilvánvaló ok nélkül. Ez nem csupán háttérzaj volt. A véletlenszerűség jelentős volt.

A természet okos trükkje: térbeli átlagolás

A történtek megértéséhez a tudósok világító molekulákat használtak, amelyek akkor világítanak, amikor egy gén bekapcsol. Három specifikus auxinérzékeny gént követtek nyomon a virágokban, köztük egy DR5 nevűt. Az eredmény? A DR5 jelentős variációt mutatott sejtről sejtre. Nem a hormon szintjei változtak – azok állandóak maradtak. A különbség magukból a sejtekből eredt, belső ingadozások által vezérelve. A csapat ezt a tevékenységet a növény csészeleveleiben figyelte meg. Annak ellenére, hogy minden sejt belső viselkedése katotikus volt, a növény mégis minden alkalommal négy tökéletesen elhelyezett csészelevelet hozott létre.

Hogyan hoznak létre a növények ilyen kiszámítható eredményeket, amikor a belső jelek ennyire kaotikusak?

A válasz abban rejlik, hogyan viselkednek a sejtcsoportok együtt. Míg egy sejt véletlenszerűen viselkedhet, a sejtek csoportjai "átlagolják" a zajt. Ezt a folyamatot térbeli átlagolásnak nevezik, amely segít a növénynek stabil és következetes mintázatokat kialakítani, még akkor is, ha az egyes részek kiszámíthatatlanok.

„Végső soron a kutatás megkérdőjelezi azt az elképzelést, hogy a biológiai precizitáshoz tökéletes irányítás szükséges," magyarázta Adrienne Roeder, a tanulmány egyik szerzője. „Ehelyett azt mutatja, hogy a természet nem szünteti meg a véletlenszerűséget – megbízható rendszereket és folyamatokat épít, amelyek működnek annak ellenére is."

A tanulmány azt is kimutatta, hogy nem minden gén reagál ugyanazzal a szintű véletlenszerűséggel. A növények evolúciósan olyan módokat fejlesztettek ki, amelyekkel akkor tudják szabályozni a véletlenszerűséget, amikor az a legfontosabb.

Jelentőség túl a virágokon

Ez a felfedezés nemcsak a növénybiológia, hanem a szintetikus biológia és a rákgyógyászat számára is új perspektívákat nyit. A természet nem próbálja megszüntetni a véletlenszerűséget – inkább együtt él vele, és okosan kezeli.

A virágok mint a természet rugalmas zsenijei

Ez az új megértés arra tanít bennünket, hogy a tökéletességhez nem kell tökéletes rendszer – elég egy jól működő stratégia, ami a véletlenszerűséget is beépíti. Legközelebb amikor rácsodálkozunk egy virág szépségére, gondoljunk a sejtek színfalak mögötti táncára, amely ezt a csodát létrehozta.

Forrás: earth.com

Indexkép: Shutterstock