ตามรายงานที่ตีพิมพ์ใน eLifeกลไกป้องกันตัวที่พืชใช้เพื่อจดจำและตอบสนองต่อศัตรูพืชทั่วไป หนอนผีเสื้อ วิวัฒนาการมาจากยีนเดี่ยวที่วิวัฒนาการมาหลายล้านปี รายงาน พอร์ทัล Phys.org.
การศึกษาโดยนักวิทยาศาสตร์ในวอชิงตันแสดงให้เห็นว่าพืชบางชนิด เช่น ถั่วเหลือง ได้สูญเสียยีนป้องกันนี้เมื่อเวลาผ่านไป แต่ผู้เชี่ยวชาญแนะนำว่า การนำยีนกลับมาใช้ใหม่ (ผ่านการผสมพันธุ์ การพันธุวิศวกรรม) อาจช่วยปกป้องพืชผลจากความล้มเหลวในการเพาะปลูก
สถานะสุขภาพของพืชขึ้นอยู่กับ ระบบภูมิคุ้มกันที่ได้รับมา ในพืช นี่หมายถึงการสืบทอดตัวรับการจดจำรูปแบบบางประเภทที่สามารถตรวจจับเชื้อโรคและเปปไทด์ต่างๆ และกระตุ้นการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันที่เหมาะสม
การสืบทอดประเภทของตัวรับการจดจำรูปแบบที่ถูกต้องอาจทำให้พืชสามารถรับรู้ถึงภัยคุกคามและรับมือกับโรคและแมลงศัตรูพืชได้
เพื่อเติมเต็มช่องว่างนี้ ทีมงานได้เริ่มระบุเหตุการณ์สำคัญทางวิวัฒนาการที่ทำให้พืชสามารถตอบสนองต่อภัยคุกคามทั่วไป ซึ่งก็คือหนอนผีเสื้อ สายพันธุ์พืชตระกูลถั่ว ซึ่งรวมถึงถั่วเขียวและถั่วตาดำ เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่ามีความสามารถพิเศษในการตอบสนองต่อเปปไทด์ที่ผลิตในปากของหนอนผีเสื้อขณะที่พวกมันแทะใบพืช
นักวิทยาศาสตร์ศึกษาจีโนมของพืชกลุ่มนี้โดยละเอียดเพื่อดูว่าตัวรับการจดจำรูปแบบทั่วไปที่เรียกว่าตัวรับอินเซ็ปติน (INR) มีการเปลี่ยนแปลงหรือไม่ในช่วงหลายล้านปี ทำให้ความสามารถในการจดจำตัวหนอนเพิ่มขึ้นหรือลดลง
พวกเขาพบว่ายีนตัวรับอายุ 28 ล้านปีเพียงยีนเดียวนั้นตรงกับการตอบสนองของภูมิคุ้มกันของพืชต่อเปปไทด์ของหนอนผีเสื้อ พวกเขายังพบว่าในบรรดาลูกหลานของบรรพบุรุษพืชที่เก่าแก่ที่สุดที่พัฒนายีนตัวรับเป็นครั้งแรก มีหลายสายพันธุ์ที่ไม่สามารถตอบสนองต่อเปปไทด์ของหนอนผีเสื้อได้ นั่นคือพวกมันได้สูญเสียยีนนี้ไปแล้ว
เพื่อทำความเข้าใจว่ายีนโบราณนี้ได้รับความสามารถในการจดจำเปปไทด์ใหม่ในเชื้อโรคสมัยใหม่ได้อย่างไร ทีมวิจัยใช้เทคนิคที่เรียกว่าการจัดลำดับบรรพบุรุษ ซึ่งเป็นการรวมข้อมูลจากตัวรับสมัยใหม่ทั้งหมด ยีนเพื่อทำนายลำดับเดิมที่อายุ 28 ล้านปี ตัวรับที่สืบทอดมานี้สามารถตอบสนองต่อเปปไทด์ของหนอนผีเสื้อได้ อย่างไรก็ตาม เวอร์ชันที่เก่ากว่าเล็กน้อยที่มีการเปลี่ยนแปลง 16 รายการในลำดับตัวรับล้มเหลว
นี้ ประวัติศาสตร์ทางพันธุกรรม ร่วมกับแบบจำลองคอมพิวเตอร์ที่แสดงให้เห็นว่าโครงสร้างตัวรับในสมัยโบราณและสมัยใหม่อาจแตกต่างกันอย่างไร ให้เบาะแสว่าตัวรับมีวิวัฒนาการอย่างไร สิ่งนี้ชี้ให้เห็นว่าเมื่อกว่า 32 ล้านปีที่แล้ว มีการแทรกยีนใหม่ที่สำคัญเข้าไปในจีโนมของพืชบรรพบุรุษ ตามด้วยวิวัฒนาการอย่างรวดเร็วของตัวรับใหม่ในรูปแบบที่หลากหลาย หนึ่งในรูปแบบเหล่านี้ได้รับความสามารถในการตอบสนองต่อเปปไทด์ของหนอนผีเสื้อ และขณะนี้ความสามารถใหม่นี้ถูกแบ่งปันโดยสายพันธุ์พืชตระกูลถั่วที่สืบสกุลหลายสิบชนิด
ในอนาคต นักวิทยาศาสตร์หวังว่าจะได้เรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับกระบวนการระดับจีโนมที่สร้างความหลากหลายของตัวรับใหม่ และระบุว่าเป็นตัวรับภูมิคุ้มกันที่ยังไม่ทราบในกลุ่มพืช มากขึ้นเรื่อยๆ ด้วยข้อมูลจีโนม วิธีการดังกล่าวจะระบุตัวรับที่ "ขาดหายไป" ซึ่งเป็นลักษณะที่มีประโยชน์ในการนำเข้าสู่พืชอีกครั้งเพื่อช่วยปกป้องพืชผล