Люди адаптируются через язык и культуру, передавая знания от одного поколения к другому. Кукуруза не умеет разговаривать, поэтому они решают проблему адаптивности по-другому: они используют «прыгающие гены», чтобы перетасовать генетическую колоду из поколения в поколение.
Прыгающие гены, которые теперь называются транспозонами, были открыты лауреатом Нобелевской премии генетиком Лаборатории Колд-Спринг-Харбор (CSHL) Барбарой МакКлинток в 1940-х годах. Спустя десятилетия ученые CSHL все еще расширяют ее работу. Дорин Уэр, адъюнкт-профессор CSHL и научный сотрудник Министерства сельского хозяйства США (USDA), и ее коллеги опубликовали последовательности генома 26 различных штаммов кукурузы в журнале Science. Геномы описывают большую часть генетического разнообразия современных растений кукурузы, включая транспозоны и гены, регулирующие желаемые свойства сельскохозяйственных культур.
Кукуруза была выращена для выращивания в различных климатических условиях мира, от умеренного до тропического и от высокогорья до низменностей. Посуда говорит:
«У людей есть мозги. Наш главный адаптивный компонент — это наша способность передавать культуру и знания, верно? Вот как мы справляемся с окружающей средой. Стратегия растения — иметь гибкий геном. У них очень близкие отношения с этими транспозонами, где они используют их, чтобы внести новое генетическое разнообразие, чтобы они могли справиться с этими событиями, потому что они не могут убежать. Они не собираются заходить в дом, и они не собираются подавать им воду ».
Уэр и ее коллеги, в том числе профессор CSHL и исследователь HHMI Роб Мартиенсен и профессор CSHL В. Ричард МакКомби, составили карту первого генома кукурузы в 2009 году; с тех пор они заполняют пробелы. Подобно континентальному ландшафту, на геномных картах есть области, полные особенностей (например, хорошо нанесенные на карту города), тогда как другие больше похожи на пустыни (обширные и неизведанные). Используя новейшие методы, группа ученых составила карту сложных участков генома, даже пустынь. Эти полные геномы позволяют исследователям находить и изучать как важные гены сельскохозяйственных культур, так и близлежащие регионы, регулирующие их использование. Уэр отмечает: «Раньше у нас не было доступа к регулятивной архитектуре кукурузы».
Новая коллекция показывает, как геном кукурузы перетасовывался с течением времени. Посуда говорит:
«Эти геномы дают нам отпечаток той истории жизни. Разные штаммы испытали разную среду обитания. Например, некоторые пришли из тропической среды, другие испытали определенные болезни, и все эти селективные воздействия оставляют след в этой истории ».
Кукуруза является одним из наиболее распространенных сельскохозяйственных продуктов в мире: с 2018 по 2019 год в США было выращено более 366 миллионов метрических тонн. Обладая более подробными картами генома кукурузы, ученые имеют преимущество в разработке сельскохозяйственных культур для быстрого изменение климата. Уэр объясняет: «Через двадцать лет на Среднем Западе не будет такого же температурного профиля. Геномы дают более широкое представление о генетике кукурузы, и это, в свою очередь, может быть использовано для начала оптимизации кукурузы для выращивания в будущих условиях ».