Грегор Мендель, австрийский монах-августинец, более 160 лет назад заложил основы генетики, экспериментируя с горохом Pisum sativum. В результате своих многолетних исследований Мендель описал закономерности наследования семи различных признаков растений, включая цвет и форму семян и стручков. Его открытия легли в основу понятия о «факторах наследственности», позже названных генами. Однако, несмотря на фундаментальность его работы, более века ученые не могли выявить гены, ответственные за три из семи признаков, описанных Менделем. Лишь недавно международной команде исследователей удалось с помощью новых методов генетического анализа и современных технологий расшифровки ДНК раскрыть этот загадочный вопрос.
Это крупнейшее достижение в области геномики гороха после публикации полного генома Pisum sativum в 2019 году. Тот цифровой «геном-образец» стал важным шагом на пути к пониманию генетической структуры гороха, однако осталось множество нерешенных вопросов о функциях отдельных генов. Исследователи под руководством Ноама Чаюта из John Innes Centre в Великобритании использовали масштабные методы секвенирования и геномных ассоциационных исследований, проанализировав около 700 образцов гороха с вариациями, которые включали более 155 миллионов однонуклеотидных полиморфизмов (SNPs). Эти полиморфизмы представляют собой небольшие изменения в нуклеотидных последовательностях ДНК, которые влияют на проявление тех или иных признаков у растений. Такой объем данных позволил учёным сопоставить изменение конкретных признаков с вариациями в определённых генах.
Среди трех нерешенных признаков ученые выяснили, что за цвет стручка отвечает ген, нарушающий синтез хлорофилла. Это приводит к различиям в окраске стручка – зеленый или желтый цвет. Более того, были идентифицированы две гена, влиявшие на форму стручка, что связано с нарушениями в процессе утолщения клеточных стенок у растения. Некоторые отчеты также отмечают, что изменение структуры генов приводит к изменению формы цветочных кистей, процесс, известный как фасциация – слияние или ветвление цветков в грозди. Это открытие является конечным решением таинственной задачи, начатой Менделем еще в середине XIX века, и знаменует собой новый этап в изучении растениеводческих геномов.
Оно свидетельствует о мощи современных генетических инструментов и необходимости междисциплинарного сотрудничества. Команда ученых, вопреки сложностям и временному отрезку своих исследований, подчеркнула важность объединения знаний генетиков, биоинформатиков, биологов-растениеводов и других специалистов, чтобы добиться такого масштабного прорыва.Результаты последних исследований также имеют практическое значение. Горох сегодня является важным источником растительного белка и занимает значительное место в различных аграрных системах мира. Более глубокое понимание генетики гороха способствует селекции новых, более продуктивных и устойчивых к стрессам сортов.
Это помогает удовлетворять растущие потребности населения в качественном питании и способствует развитию устойчивого сельского хозяйства. Наследие Менделя по-прежнему живет в современных методах генной инженерии и молекулярной биологии. Его концепция наследственных факторов стала фундаментом для понимания того, как развивается жизнь и как можно улучшать биологические свойства организмов для нужд человечества. Раскрытие загадки недостающих генов гороха не только подчеркивает долговечность научных идей и упорство в исследовательской работе, но и вдохновляет будущие поколения ученых на преодоление новых научных вызовов. Таким образом, теперь мы способны полностью проследить генетические основы основных форм наследования у гороха, что является не только триумфом современной науки, но и символом преемственности знаний от Менделя до наших дней.
В будущем подобные исследования могут ускорить создание новых культур и помочь в борьбе с изменениями климата, сделав растения более приспособленными к неблагоприятным условиям среды. Такие проекты демонстрируют, что даже спустя столетия, фундаментальные загадки природы можно решить, используя мощь современных технологий и международное сотрудничество ученых. В результате история генетики продолжает развиваться, а открытия, подобные последнему, сохраняют значимость и актуальность наследия великого ученого Менделя в XXI веке и за его пределами.
