En Mississippi State-fakultetsmedlems arbete med växtlivssymbios – ett ömsesidigt fördelaktigt förhållande mellan levande organismer – driver tillbaka mot den nyare teorin om ”single-origin” – att allt liv härstammar från en punkt – och föreslår istället ”multiple-origin” -teorin som öppnar en bättre förståelse för genetiskt tekniska grödor.
Ryan A. Folk, biträdande professor vid MSU:s institution för biologiska vetenskaper och herbariekurator, är författare till en artikel som publicerades denna månad i Nature Communications där han undersöker rotknölssymbios (RNS), som gör det möjligt för växter att få tillgång till atmosfäriskt kväve som omvandlas till användbara former genom ett mutualistiskt förhållande med jordbakterier. Han ansluter sig till utredare vid University of Florida och ett internationellt team.
”En berättelse om ett enda ursprung har blivit mycket populär under de senaste åren, särskilt bland dem som hoppas kunna genmodifiera symbios i kulturväxter, men med hjälp av genomdata från 13.000 arter och sofistikerade statistiska modeller har vi med säkerhet identifierat ett scenario som involverar flera ursprung. Symbios är en komplex egenskap och vårt arbete identifierar idealiska experimentella system för att bättre förstå de molekylära mekanismer som ledde till att symbiosen uppstod”, säger Folk. ”Vårt arbete är det första stora motståndet mot idén om ett enda ursprung som förespråkas av dem som arbetar med genomjämförelser.”
Folk säger att idén om ett enda ursprung skulle innebära att gentekniken för att få grödor som ris och majs att fungera med kvävefixerande bakterier är ett ”lägre hinder” att ta sig över.
”Våra resultat, som pekar på flera ursprung, komplicerar bilden eftersom det tyder på en mindre roll för delat genetiskt maskineri”, säger Folk. ”Detta skulle göra det svårare att omvandla kulturväxter som inte är baljväxter till att ingå i en liknande kvävefixerande symbios, men flera ursprung innebär också olika maskiner, eller som vi hävdar, en förbättrad ’evolutionär palett’ för att vägleda sådana experiment.”
Folks artikel lade grunden för hans detaljerade studier av kväveomvandlingar i naturen.
Folks MSU-laboratorium använder genomiska och bioinformatiska tekniker för att dokumentera ursprunget till växternas mångfald ur evolutionära och ekologiska perspektiv med hjälp av en mängd olika växtgrupper och livsmiljöer. Hans arbete är baserat på MSU:s herbarium, som rymmer cirka 38.000 kärlväxtexemplar från hela världen med tonvikt på sydöstra USA.
Ytterligare information: Heather R. Kates et al, Shifts in evolutionary lability underlie independent gains and losses of root-nodule symbiosis in a single clade of plants, Nature Communications (2024). DOI: 10.1038/s41467-024-48036-3
