Neke parazitske biljke su pravi genetički kleptomani – kradu gene od vrsta na kojim parazitiraju.
Biljke koje parazitiraju na drugim biljkama uključuju vrste poput imele i članove endofitske obitelji Rafflesiaceae, koje imaju najveće cvjetove poput bilo koje biljke, ali ne i druge prepoznatljive vanjske strukture. Učinak ekstremne ovisnosti o domaćinu obično rezultira usmjeravanjem genoma.
U radu objavljenom u Current Biology pod naslovom “Deeply Altered Genome Architecture in the Endoparasitic Flowering Plant Sapria himalayana Griff. (Rafflesiaceae)“ u januaru 2021. Liming Cai s Univerziteta Harvard i njegovi saradnici istraživali su genom parazitske raflezije naučnog naziva Sapria himalayana, čiji domaćini uključuju članove porodice loza.
Inače, Rafflesia arnoldi, biljka iz ove porodice, ima i najveći cvijet – njeni cvjetovi su teški i oko 10 kg, a čuveni su ne samo po veličini, nego i po karakterističnom mirisu koji podsjeća na lešinu. Cvijet Sapria himalayana podsjeća na cvijet raflezije, samo što je manji. Inače S. himalayana raste u području istočnih Himalaja.
Parazitska biljka Sapria himalayana pokazuje brzu evoluciju genoma što je rezultiralo velikim gubitkom gena u hloroplastima, tim fotosintetskim jedinicama ali zadržavanjem gena ključnih za druge procese. Ovaj gubitak hloroplastnih gena je također karakterističan za Rafflesia, ali, s obzirom na to koliko je kod ovih biljaka potisnuta uloga ovih organela i koliko su one parazitske, i nije neočekivano. Kod Sapria himalayana je utvrđeno da je izgubila nevjerovatnih 44% svojih gena. Za neke osobine, poput katabolizma, još je veći procenat izgubljenih gena, 44% je prosjek, a geni odgovorni za kataboličke procese su izgubljeni za 81%.
Međutim, ono što jeste neočekivano je to da je genom Sapria himalayana stekao opsežne regije koje se ponavljaju, što je rezultiralo znatno većim genomom od najbližih rođaka koji slobodno žive, što može odražavati horizontalni prenos gena koji se događa tokom udruživanja s genomom domaćina. Drugim riječima – ove parazitske biljke gube velike komade genoma hloroplasta koji su potrebni za fotosintezu, a istovremeno od biljaka-domaćina uzimaju, da ne kažemo “otimaju” neke druge dijelove njihovog genoma. Postaju prirodno genetički modifikovane, postaju “genetički kleptomani”.
Oko 1.2% gena ove vrste dolazi od drugih biljnih vrsta. Treba razumjeti da je horizontalni prenos gena vrlo rijedak kod svih onih životnih oblika koji nisu bakterije. Moguć je u prirodi, ali se rijetko događa. Zato je ovaj pronalazak kod vrste Sapria himalayana vrlo neobičan. Veliki dio njenog genoma čine nekodirajući elementi, dakle, sve one sekvence koje nisu zadužene za pohranu poruke o sintezi nekog proteina. Dakle, zapravo je udio stranih dijelova genoma još veći. Mnogi od tih dijelova su DNK transposoni, odnosno “geni koji skaču”, mobilni elementi genoma koji se mogu premještati, a na čije je postojanje ukazala dobitnica Nobelove nagrade Barbara McClintock.
Pri svemu tome, transposoni u genomu Sapria se često prepisuju i kopiraju, što vodi u akumulaciju ovakvih elemenata i stvaranja atipičnih genomskih struktura. Genom ovih vrsta nosi veliki teret nepotrebne DNK. Naučnike kopka zašto je to to tako. Dakle, što će ovim biljkama toliki genom pun nekodirajućih sekvenci pokradenih od drugih biljaka, kao da su ovi paraziti neka vrsta DNK kleptomana. Međutim, ništa ne dolazi bez svoje cijene – a cijena imanja toliko transposonskih elemenata je velika jer se mora trošiti dosta energije da bi se ovi elementi držali “tihi i mirni”.
Naučnici smatraju kako ipak ovi elementi imaju neku ulogu, inače bi otpali iz genoma. Vrlo je vjerovatno da im je uloga bliska s “pokradenim genima” i da ovi nekodirajući elementi služe kao neki “motor” za preuzimanje i regulaciju ekspresije kodirajućih pokradenih gena.
