Het evolutionaire geheim van rot ruikende bloemen die bestuivers verleiden
Wetenschappelijk redactioneel artikel, 8 mei (EFEverde).- Niet alle planten trekken bestuivers aan met zoete geuren; anderen doen dat met een verschrikkelijke geur. Nu legt een onderzoek gepubliceerd in Science uit hoe een plantengen is geëvolueerd om onaangename geuren te produceren en ecologische voordelen te behalen.
Het onderzoek, onder leiding van Yudai Okuyama, evolutionair bioloog aan de Universiteit van Tokio en het Nationaal Museum van Natuur en Wetenschap in Japan, en uitgevoerd door een tiental Japanse onderzoekscentra, toont aan hoe planten onaangename geuren kunnen uitstoten om bestuivers aan te trekken.
Het verspreiden van geuren kan insecten aanmoedigen om de voortplantingsorganen van de plant te bezoeken en zo de kans op bestuiving vergroten. Het kan echter ook ongewenste bezoekers afstoten.
Door de evolutie heen hebben planten de moleculaire samenstelling van deze geuren aangepast om bepaalde insecten aan te trekken.
Uit het onderzoek blijkt dat in de bloemen van Asarum, of wilde gember, een gen is geëvolueerd dat geurstoffen onschadelijk maakt en daardoor onaangename geuren produceert. Deze ontdekking werpt licht op de manier waarop planten oude stofwisselingsprocessen gebruiken voor ecologisch voordeel.
Uit het onderzoek blijkt dat deze planten chemische stoffen (oligosulfiden) gebruiken die hun bloemen een geur geven die lijkt op die van een rottend lijk. Zo proberen ze insecten, die zich voeden met rottend organisch materiaal, ertoe te verleiden de bloemen te bezoeken en hen te bestuiven.
Stinkende vluchtige verbindingenEen belangrijk kenmerk van stinkende bloemen is de afgifte van stinkende vluchtige stoffen, vooral oligosulfiden zoals dimethyldisulfide (DMDS) en dimethyltrisulfide (DMTS).
Deze verbindingen bootsen de chemische signalen na die ontbindend materiaal uitzendt.
Hoewel bekend is dat deze verbindingen ontstaan door de bacteriële afbraak van zwavelhoudende aminozuren, zijn de biologische mechanismen die bloemen in staat stellen deze te produceren, nog grotendeels onbekend.
Om meer over deze vraag te weten te komen, bestudeerde Yudai Okuyama bloemen van het geslacht Asarum . Deze bloemen hebben een opmerkelijke diversiteit aan vormen en geuren, eigenschappen waarvan men denkt dat ze zijn geëvolueerd om zoveel mogelijk bestuivers aan te trekken.
Met behulp van vergelijkende genomica en functionele testen ontdekten Okuyama en zijn team dat DMDS-emissie in bloemen verband houdt met de expressie van een gen in de familie van seleniumbindende eiwitten.
Bij mensen ontgift het verwante eiwit SELENBP1 normaal gesproken methaanthiol, een sterk ruikende, onwelriekende stof die in verband wordt gebracht met een slechte adem. Dit eiwit ontgift methaanthiol en zet het om in minder schadelijke stoffen.
Bij Asarum -soorten vonden Okuyama en collega's drie verschillende typen methaanthioloxidasegenen: SBP1, SBP2 en SBP3 .
Door deze genen in bacteriën tot expressie te brengen en hun enzymatische functie te testen, ontdekten ze dat SBP1 een unieke reactie uitvoert: in plaats van methaanthiol te ontgiften, transformeert het het in DMDS.
Dit vermogen ontstond door een klein aantal veranderingen in aminozuren in SBP1, waardoor de enzymatische functie van SBP1 veranderde van een methaanthioloxidase (MTOX) in een disulfidesynthase (DSS).
De auteurs zijn van mening dat dit vermogen zich onafhankelijk van elkaar heeft ontwikkeld in minstens drie plantenlijnen die geen verwantschap hebben met Asarum . Dit suggereert dat er sprake is van convergente evolutie, aangestuurd door gelijksoortige ecologische druk, zo blijkt uit het onderzoek.
In een gerelateerd perspectief gepubliceerd in Science en getiteld "bloemen met slechte adem", merken Lorenzo Caputi en Sarah O'Conner van het Max Planck Instituut voor Chemische Ecologie op dat "het opmerkelijk is" dat, terwijl de oxidatie van methaanthiol ook bij mensen wordt waargenomen, "de enzymatische activiteit van oligosulfide-synthase zich alleen in planten heeft ontwikkeld."
Volgens onderzoekers komt dit doordat "planten onder constante evolutionaire druk staan om complexe chemische stoffen te produceren voor communicatie en verdediging."
En als u hem nog niet hebt ontvangen, kunt u zich hier inschrijven voor onze mailinglijst.
efeverde
