Но если Вы поднимаете рубиновую малину против темно-красной свеклы и смотрите тесно, Вы могли бы просто заметить: они – различные красные.Миллионы лет назад одно семейство растений – свекла и их близкие и дальние родственники – натолкнулись на совершенно новый красный пигмент и отказались от красного, используемого остальной частью мира завода.
Как этот новый красный, развитый, и почему завод, который делает оба вида красного пигмента, никогда не находился, является вопросами, которые долго привлекали исследователей, ломающих голову над эволюцией завода.Сочиняя на этой неделе (9 октября 2017) в журнале New Phytologist, профессор Висконсинского университета в Мадисоне Ботэни Хироши Мэеды и его коллег описывает древнее ослабление ключевого биохимического пути, которые готовят почву для предков свеклы, чтобы развивать их характерный красный пигмент.
Развивая эффективный способ сделать тирозин аминокислоты, сырье для нового красного, это семейство растений освободило дополнительный тирозин для большего количества использования. Более поздние инновации повернули недавно богатый алый тирозин.Новые результаты могут помочь программам разведения свеклы и обеспечить инструменты и информацию для изучения ученых, как превратить тирозин в его многие полезные производные, которые включают морфий и витамин E.«Основной вопрос, которым мы интересовались, состоит в том, как метаболические пути развились на различных заводах, и почему заводы могут сделать столько различных комплексов», говорит Мэеда. «Свекла была прекрасным началом для обращения к вопросу».Подавляющее большинство заводов полагается на класс пигментов, названных anthocyanins, чтобы повернуть их листья и фрукты, фиолетовые и красные.
Но предки свеклы развивали красно-желтый betalains, и затем выключили избыточный anthocyanins. Помимо свеклы, цвет найден в мангольде, ревене, лебеде и кактусах, среди тысяч разновидностей. Betalains – общие продовольственные краски и порождены для селекционерами свеклы.Когда аспирант лаборатории Maeda и ведущий автор новой статьи, Сэмюэль Лопес-Нивес изолировал ферменты в свекле, которая производит тирозин, он нашел две версии.
Каждый был запрещен тирозином – естественный способ отрегулировать количество аминокислоты, отключив производство, когда есть многое из него. Но второй фермент был намного менее чувствителен к регулированию тирозином, означая, что это могло продолжать делать аминокислоту без того, чтобы быть замедленным. Результат был то, что свекла произвела намного больше тирозина, чем другие заводы, достаточно чтобы играть вокруг с и превратиться в betalains.Полагая, что люди породили этот очень активный путь тирозина, выбирая для ярко-красной свеклы, Лопес-Нивес изолировал ферменты от дикой свеклы.
«Даже у дикого предка свеклы, свеклы дикой, уже был этот разрегулированный фермент. Это было неожиданно. Так, наша первоначальная гипотеза была неправильной», говорит Лопес-Нивес.
Таким образом, он обратился к шпинату, более дальний родственник, который отличался от свеклы дольше назад. У шпината также было две копии, та, которая не была запрещена тирозином, означая, новый путь тирозина должен быть более старым, чем предок шпинатной свеклы. Исследователи должны были возвратиться гораздо дальше в эволюционное время, чтобы найти, когда предок свеклы развил второй, менее запрещенный фермент.Работая с сотрудниками в Мичиганском университете и Кембриджском университете, команда Мэеды проанализировала геномы десятков семейств растений, некоторые, которые сделали betalains и других, которые отличались, прежде чем новые пигменты развились.
Они обнаружили что инновации пути тирозина – с одним ферментом, бесплатным сделать больше аминокислоты – развитым значительно прежде betalains. Только позже сделал другие ферменты, развиваются, который мог превратить богатый тирозин в красный betalains.
«Наша первоначальная гипотеза была betalain развитым путем пигмента и затем, во время процесса размножения, люди щипнули путь тирозина, чтобы далее увеличить пигмент. Но это не имело место», говорит Мэеда. «Это на самом деле произошло путь назад прежде.
И это обеспечило эволюционную стартовую площадку к эволюции этого нового пути пигмента».Еда на дом этого исследования, говорит Мэеда, то, что изменение производства сырья как тирозин открывает новые пути для производства различных и полезных комплексов, которые делают главных химиков природы заводов.
Для некоторого неизвестного предка свеклы и кактусов, эта гибкость в сырье позволила ему обнаруживать новое довольно красное, которое мир не видел прежде, тот, который все еще расплескан через мир завода сегодня.