การปฏิสนธิด้วยตนเองเป็นปัญหาเนื่องจากนำไปสู่การผสมพันธุ์ ระบบการรับรู้ที่ป้องกันการปฏิสนธิในตัวเองได้พัฒนาขึ้นเพื่อให้แน่ใจว่าพืชจะผสมพันธุ์กับพืชที่ต่างกันทางพันธุกรรมเท่านั้นและไม่ได้จับคู่กับตัวมันเอง ระบบการรู้จำซึ่งอยู่ภายใต้ความไม่ลงรอยกันในตัวเองนั้นพบได้รอบตัวเราตามธรรมชาติ และสามารถพบได้ในตระกูลพืชอย่างน้อย 100 ตระกูลและ 40% ของสปีชีส์ อย่างไรก็ตาม จนถึงขณะนี้
นักวิจัยยังไม่ทราบว่าความหลากหลายที่น่าอัศจรรย์ในระบบเหล่านี้มีวิวัฒนาการอย่างไร
ทีมนักวิจัยที่สถาบันวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีออสเตรีย (IST Austria) ได้ดำเนินการตามขั้นตอนในการถอดรหัสว่ารูปแบบการผสมพันธุ์ใหม่มีวิวัฒนาการอย่างไรในระบบความไม่ลงรอยกันในตนเองที่ไม่รู้จักตนเอง ซึ่งนำไปสู่ความหลากหลายทางพันธุกรรมที่น่าเหลือเชื่อในธรรมชาติ ผลการวิจัยได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร Geneticsฉบับเดือนนี้
ในพืชเช่น snapdragons และ Petunia เมื่อละอองเรณูตกลงบนมลทิน มันจะงอกและเริ่มเติบโต ตราประทับนี้มีสารพิษ (SRNase) ที่หยุดการเจริญเติบโตของละอองเกสร ละอองเรณูมีกลุ่มยีน (ยีน F-box) ที่ผลิตยาแก้พิษต่อสารพิษทั้งหมด ยกเว้นสารพิษที่เกิดจากตราประทับ “ตนเอง” ดังนั้นละอองเกสรสามารถผสมพันธุ์ได้เมื่อตกลงบนมลทินซึ่งไม่ใช่พืชชนิดเดียวกัน แต่จะไม่ตกบนมลทินของพืชเอง มันอาจจะดูเหมือนเป็นระบบที่รุนแรง แต่พืชสามารถใช้ระบบกำจัดสารพิษนี้เพื่อให้แน่ใจว่าพวกมันจะผสมพันธุ์กับพืชที่ต่างกันทางพันธุกรรมเท่านั้น นี่เป็นสิ่งสำคัญเนื่องจากการปฏิสนธิด้วยตนเองนำไปสู่การผสมพันธุ์ซึ่งเป็นอันตรายต่อลูกหลาน
ในระบบการรู้จำที่ไม่ใช่ตนเอง ยีนเพศชาย (ละอองเกสร) และเพศหญิง (มลทิน) จะทำงานร่วมกันเป็นทีมเพื่อตรวจสอบการจดจำ เพื่อให้รูปแบบเฉพาะของยีนชายและหญิงเกิดรูปแบบการผสมพันธุ์ ระบบการรู้จำแบบไม่รู้ตัวมีอยู่รอบตัวเราตามธรรมชาติและมีความหลากหลายอย่างน่าประหลาดใจของประเภทการผสมพันธุ์ ดังนั้นคำถามใหญ่ในวิวัฒนาการของระบบนี้คือ: คุณจะพัฒนารูปแบบการผสมพันธุ์ใหม่ได้อย่างไรเมื่อทำเช่นนั้นต้องมีการกลายพันธุ์ของทั้งสองฝ่าย ตัวอย่างเช่น เมื่อมีการเปลี่ยนแปลงในด้านเพศหญิง (มลทิน) จะก่อให้เกิดสารพิษใหม่ที่ไม่มีละอองเกสรตัวอื่นที่มียาแก้พิษ – ดังนั้นจึงไม่สามารถผสมพันธุ์ได้ นี่หมายความว่าต้องมีการเปลี่ยนแปลงทางด้านตัวผู้ (ละอองเกสร) ก่อนหรือไม่ เพื่อให้ยาแก้พิษปรากฏขึ้นแล้วรอการเปลี่ยนแปลงที่สอดคล้องกันในมลทิน (ฝ่ายหญิง)? แต่วิวัฒนาการร่วมนี้ทำงานอย่างไรเมื่อวิวัฒนาการเป็นกระบวนการสุ่ม? มีลำดับการกลายพันธุ์เฉพาะที่มีแนวโน้มจะสร้างประเภทการผสมพันธุ์ใหม่มากกว่าหรือไม่
เพื่อถอดรหัสว่าระบบการจดจำที่ไม่ใช่ตนเองที่มีความซับซ้อนดังกล่าวพัฒนาขึ้นอย่างไร Melinda Pickup ซึ่งเป็น postdoc ในกลุ่ม Nick Barton ที่ IST Austria และนักชีววิทยาพืชทดลองได้ทำงานร่วมกับนักทฤษฎี (และ postdocs ก่อนหน้าในกลุ่ม Barton) Katarina Bodova ซึ่งปัจจุบันเป็นผู้ช่วยศาสตราจารย์ ที่มหาวิทยาลัย Comenius ในบราติสลาวา Tadeas Priklopil ซึ่งปัจจุบันเป็นหลังปริญญาเอกที่มหาวิทยาลัยโลซานน์ และ David Field ปัจจุบันเป็นผู้ช่วยศาสตราจารย์ที่มหาวิทยาลัยเวียนนา โครงการนี้เป็นตัวอย่างของสถานการณ์ที่การแก้ปัญหาทางชีววิทยาต้องใช้ทักษะของนักวิทยาศาสตร์จากสาขาการวิจัยที่แตกต่างกันมาก ในกรณีนี้คือสาขาพันธุศาสตร์วิวัฒนาการ ทฤษฎีเกม และคณิตศาสตร์ประยุกต์ “โครงการนี้แสดงให้เห็นว่าการทำงานร่วมกันระหว่างนักวิทยาศาสตร์ที่มีภูมิหลังแตกต่างกันมาก สามารถรวมข้อมูลเชิงลึกทางชีววิทยากับการวิเคราะห์ทางคณิตศาสตร์ได้อย่างไร
นักวิจัยได้ตรวจสอบว่ารูปแบบการผสมพันธุ์ใหม่ ๆ สามารถพัฒนาได้อย่างไรในระบบการจดจำที่ไม่ใช่ตนเองผ่านการวิเคราะห์และการจำลองเชิงทฤษฎี พวกเขาพบว่ามีเส้นทางที่แตกต่างกันซึ่งรูปแบบใหม่สามารถพัฒนาได้ ในบางกรณีสิ่งนี้เกิดขึ้นผ่านระยะกลางของความสามารถในการให้ปุ๋ยด้วยตนเอง แต่ในกรณีอื่นๆ มันเกิดขึ้นจากการไม่เข้าข้างตัวเอง พวกเขายังพบว่าประเภทการผสมพันธุ์ใหม่เกิดขึ้นเฉพาะเมื่อค่าใช้จ่ายในการปฏิสนธิด้วยตนเอง (ผ่านการผสมพันธุ์) สูงเท่านั้น ไม่สมบูรณ์ – กล่าวคือไม่มียีน F-box ที่ผลิตยาแก้พิษในเพศหญิง – พบว่ามีความสำคัญต่อวิวัฒนาการของการผสมพันธุ์แบบใหม่: การผสมพันธุ์แบบสมบูรณ์ (พร้อมชุดยีน F-Box ครบชุด) จะอยู่ได้นานที่สุด เวลาเนื่องจากมีคู่ผสมพันธุ์สูงสุด ประเภทการผสมพันธุ์ใหม่พัฒนาได้ง่ายขึ้นเมื่อมีประเภทการผสมพันธุ์น้อยลงในประชากร นอกจากนี้ ข้อมูลประชากรในประชากรส่งผลต่อวิวัฒนาการของระบบการจดจำที่ไม่ใช่ตนเอง: ขนาดประชากรและอัตราการกลายพันธุ์ล้วนมีอิทธิพลต่อวิวัฒนาการของระบบนี้
Credit : hospitalitylawcheckin.com iawmontreal.org corsaworkshop.com awesomeology.org partyclips.net slimawayplan.com bawdrip.info endlessinnovationblog.com equivatexacomsds.com nitehawkvision.com
