И он не вдоль, а поперек. Торчит вон плечом перпендикулярно стеблю, будто бицулечку показывает. Вместо предплечья – цветоножка, на которой должен вырасти кулачок-цветок. «Плечо» получило название кантиль, от англ. cantilever – консольная балка (горизонтальная балка с одним зафиксированным концом).
Открытие неожиданно прежде всего потому, что резуховидка Таля (Arabidopsis thaliana) – это модельный организм, этакая мышь или дрозофила от растений. Ее удобно выращивать, плюс у нее небольшой геном, с которым удобно производить генетические манипуляции (его расшифровали первым из всех растительных геномов, еще в конце 1990-х). Арабидопсис десятилетиями помогает биологам раскрывать секреты растений, о нем написаны десятки тысяч научных статей, и каждый год добавляется еще примерно четыре тысячи. Как так получилось, что кантиль до сих пор ускользал от внимания науки?
Цветоножки резуховидки обычно вырастают прямо из стебля. Кантиль же формируется лишь при задержке цветения в условиях долгой весны, когда солнце светит всего 8–10 часов в день, а не больше 12, как летом. Он возникает в определенной зоне стебля между листвой внизу и цветками вверху, и то не у каждого растения. Обнаружить кантиль – все равно что найти вентиль у мыши или дрозофилы в определенных условиях по достижении пубертатного возраста (кстати, надо поискать, а вдруг). Можно представить, насколько удивились ученые данному открытию.
Его автор Тимоти Гукин, биолог из Университета штата Пенсильвания (США), впервые увидел кантиль в 2008 году в лаборатории Сары Эссманн, где постдоком изучал генетику старения листвы на примере мутантных резуховидок, усыхающих при недостатке светового дня. Тогда он подумал, что это какая-то случайная мутация, и забраковал носителя, выбросив в компост. Но потом он стал находить кантиль и у других резуховидок, и не только у лабораторных, но и у дикорастущих. Гукин попробовал выращивать арабидопсис в разных лабораториях, чтобы исключить возможную контаминацию из-за особенностей вентиляции в родной лабе, – и всюду появлялись кантили. Так он убедился, что кантиль – это не ошибка природы, а часть резуховидкиной биологии, доселе никем не описанная.
Как выяснилось далее, формирование кантиля запускается геном FLOWERING LOCUS T, чей белок играет решающую роль и в образовании цветка. На развитие кантиля влияют и так называемые G-белки – посредники во внутриклеточных сигнальных каскадах. Ключевым регулятором служит ген ERECTA: если его выключить, кантиль не сформируется, даже если вышеупомянутые белки будут пыжиться во всю мочь.
Вероятно, именно это и является основной причиной, почему ученые не замечали кантиль прежде. Арабидопсисы с отключенным геном ERECTA лучше всего подходят для лабораторных исследований: они растут прямостояче, не нуждаясь в дополнительных опорах. Так что большинство биологов попросту не имели возможности понаблюдать за растениями, способными в принципе сформировать кантиль как таковой.
Остается непроясненной функция кантиля – помогает ли он как-то выживать в дикой природе или это такой безвредный побочный эффект от внутренних изменений в организме растения. Возможно, он является рудиментом, случайным наследством, доставшимся арабидопсисам от древних предков, и не играет никакой функциональной роли в современном мире. Бицулечка, усохшая без тренировочки с гантелькой эволюции.
Текст: Виктор Ковылин. Научная статья: Development (Gookin & Assmann, 2021)