Nem biztos, hogy az evolúció pontosan úgy működik, ahogy azt a tudomány eddig ismert. A Kínai Tudományos Akadémia kutatói egy évtizeden át vizsgálták a rizst – mint növényt –, és különös megállapításra jutottak: a hidegtűrő képességet anélkül örökítik tovább, hogy ez bármilyen módon átalakítaná a növény genomáját. A Cell című tudományos lapban megjelent publikáció megerősíti az evolúció egy olyan formáját, amelyben a környezeti nyomás képes olyan örökölhető változást is előidézni, amelyek nem változtatja meg a szervezet DNS-ét.

A jelenleg elfogadott evolúcióelmélet szerint a környezeti változáshoz való adaptáció egyetlen módja a véletlenszerűen felmerülő DNS-mutációk fokozatos természetes szelekciója. A mostani tanulmány azonban azt mutatja, hogy a környezet nem csupán passzív szereplő az evolúcióban, hanem egy szelekciós erő, amely célzott változást indukál. Michael Skinner, a Washingtoni Állami Egyetemen tudósa szerint a kínai kutatók eredménye egy újabb azon bizonyítékok sorában, amely megkérdőjelezi a jelenleg uralkodó evolúcióelméletet.

A rizs ugyan a trópusi régiókból származik, de ma már világszerte termeszthető, sőt, akár a hidegebb környezethez is képes alkalmazkodni. Sancsie Tang, a pekingi Kínai Tudományos Akadémia növénygenetikusa kollégáival arra volt kíváncsi, hogy hogyan szerezték meg a növények ezt a képességet.

A kutatók az ázsiai rizs (Oryza sativa L.) egyik fajtáját választották ki a vizsgálatukhoz, amely különösen érzékeny volt a hidegre, és kevesebb életképes magot hozott, ha hidegebb környezetben termesztették. A szaporodás előtti hét napban a kutatók egy -15 Celsius-fokos kamrába helyezték a növényt, majd visszatették őket a természetbe. A legtöbb magot hozó növényekről gyűjtötték be az újabb magokat, majd a következő generációkat is ugyanennek a stressznek tették ki.

A kutatók észrevették, hogy a harmadik generációra a növény a hidegstressz ellenére sok magot hozott. A növények ezt a képességet megőrizték az további öt generáció alatt is – vagyis addig, amíg a kutatók folytatták a kísérletet.

Tang és csapata meglepődve tapasztalta, hogy milyen gyorsan fejlesztették ki a növények a hidegtűrő képességet. Ez a folyamat látszólag sokkal gyorsabb ütemben zajlott le, mint amit a természetes szelekció révén történő alkalmazkodás esetében vártak volna.

A szakemberek, hogy ellenőrizzék a feltételezés helyességét, génszekvenálást végeztek a hidegstressznek kitett növényeken, és azokon is, amelyekhez nem nyúltak. Mint kiderült, nem találtak olyan genetikai különbségeket, amelyek hozzájárulhattak volna a növények hidegtűrő képességéhez.

A kutatók ezután olyan epigenetikus markereket, a génaktivitást szabályozó kis molekulákat kerestek, amelyek különböztek a két növényfajta között. Azt találták, hogy a nem hidegtűrő növényekhez képest a hidegtűrő rizsnél kevesebb kémiai jelölő volt egy genomnál egy specifikus gén elején, amelyet Acquired Cold Tolerance 1-nek (ACT1) neveztek el – utalva ezzel arra, hogy egy szerzett képességről van szó. Amikor ezeket a kémiai jelölőket deaktiválták a normál körülmények között termesztett növényekben, azok jobban tudták tolerálni a hideget, majd amikor visszaállították őket, már nem rendelkeztek ezzel a képességgel. Ez az eredmény közvetlenül bizonyítja az oksági összefüggést. „Ez az első ilyen eset” – mondja, Leandro Quadrana, a Francia Nemzeti Tudományos Kutatóközpont tudósa.

A kutatók ezután 131, Kínában termesztett rizsfajtánál vizsgálták meg az ACT1 gén kémiai jelölőit, és azt találták, hogy míg az északi részeken termesztett növényeknél kevesebb, a délieknél sokkal több van. Ez minden bizonnyal akkor alakult ki így, amikor a növény terjeszkedett.

Ha máskor is tudni szeretne hasonló dolgokról, lájkolja a HVG Tech rovatának tudományos felfedezésekről is hírt adó Facebook-oldalát.