“说话”的植物

它们可能看起来不是特别健谈，但植物一直在交流通过化学信号与彼此以及周围环境进行交流。弗吉尼亚理工大学的研究人员发现，寄生植物有自己独特的方式与宿主交流。他们的论文发表在杂志上科学研究表明，与DNA非常相似的蛋白质实际上可以在两种植物之间移动，可能允许它们发送和接收信息。金妮·史密斯向吉姆·韦斯特伍德讲述了他的研究，并首先问他当我们谈论寄生植物时，我们指的是什么。

吉姆:基本上，有一种植物攻击另一种植物，并在物理上依附于另一种植物，以从这种植物中吸取水分和营养，我们称之为寄主植物。它没有任何回报。它只是从宿主那里获取资源，生存所需的一切。

金妮-你有什么新发现吗?

宿主和寄生虫在交换信使RNA我想这一点的独特之处在于它们交换了很多信使RNA而且是双向的，一些寄生虫的RNA也会回到宿主体内。

金妮-信使RNA是什么?

吉姆，我把这想象成一个工厂，在那里，执行办公室，DNA，写一个备忘录，信使RNA，发送到生产车间，在那里它被转化为产品，并指导什么时候生产什么东西。

金妮——所以，发现这些物质从产生它们的植物中被送到别的东西中是很不寻常的吗?

吉姆:嗯，我们知道植物在它们的系统中使用这些物质。因此，它们会在植物的一个细胞到另一个细胞之间传递信息，比如，从叶子到根或类似的东西。因此，它可以作为一种内部交流的方法，但它们被带走或逃到另一个生物体的想法是相当新的。

金妮——那么，它们是怎么从一株植物到另一株植物的呢?

这种寄生虫有一个叫做吸器的结构，它会侵入宿主组织，并与血管系统形成连接，血管系统是储存水和糖的管道。基本上，你得到的是一个细胞与细胞之间的连接，寄生虫的一个细胞紧挨着宿主的细胞，它们通过细胞壁交换信息。

Ginny -你认为这只是寄生虫试图获取营养物质时的意外泄漏，还是你认为植物实际上已经进化到使用它来进行某些过程?

吉姆:嗯，这是个好问题。我们不知道它们实际上被用作信息，但RNA是一种信息分子。很有可能它正在使用它们。

金妮——他们会用它们做什么呢?

Jim -回到工厂模型，如果寄生虫在读取这些来自宿主植物的内部备忘录时拦截了它们，它可以获得宿主状态的信息，并知道宿主细胞是处于压力之下还是继续生产更多的食物。更有趣的是，寄生虫将这些信息传递给宿主。在这种情况下，你可以想象寄生虫实际上是通过这些备忘录告诉宿主，好吧，制造更多的食物，或者放弃安全，把我当作朋友。

金妮:那么，如果有这种前后交替的信号，我们有没有办法劫持这个系统来摆脱这些寄生植物，比如它们会影响我们的作物?

吉姆:如果你能设计一种寄主植物，制造一种我们称之为沉默RNA的分子，这种分子可以进入寄生虫体内，关闭寄生虫体内一些潜在的关键过程。这可能是控制寄生植物的一种非常优雅的方法。

Ginny -寄生植物对农业来说是个多大的问题?

吉姆-嗯，这取决于你在哪里说话。在发展中国家，寄生植物是个大问题。在撒哈拉以南非洲的一些地方，有一种叫做女巫草的寄生虫，它对谷物作物和世界上一些最贫穷的土地造成了毁灭性的破坏，影响了世界上最贫穷的农民。

Ginny -这个信息从一个生物体传递到另一个生物体的想法，我们知道在细菌中，它们实际上可以进行这种水平基因转移，实际上，取走彼此DNA的一部分，并开始使用它们。你觉得这里会发生类似的事吗?

吉姆:这是可能的。植物之间的水平基因转移很少发生，但似乎更有可能发生在有物理联系的地方，比如寄生植物。我们现在还没有证据表明DNA在移动，但至少有一个例子是另一个小组报告的，它看起来像是一个水平的基因转移事件。它可以追溯到RNA中间，RNA在寄生虫中被转化为DNA并插入基因组。

金妮-你能给我讲讲这个机制是怎么运作的吗?

Jim -有一个过程叫做逆转录你取一个RNA分子然后它被翻译回DNA。然后如果它被插入到基因组中并被整合，那么它就可以持续存在。特别是，如果它有一个有用的功能，那么它就可以被选中并保留。