Fusarium xylarioides, топурактан таралган кычыткы кофе өсүмдүктөрүнө олуттуу зыян келтирген тарыхы бар "кофе соолуп оорусун" чакырат. 1920-жылдары оорунун очоктору болгон, алар тийиштүү түрдө башкарылган. Бирок, ылаң убагында кайра кошулуп, түшүмгө олуттуу зыян келтирген эпидемияга алып келди. Мурунку изилдөөлөр козу карындын түрү тектеш түрлөрдүн гендерин алуу менен эволюциялашкан болушу мүмкүн экенин көрсөткөн. 5-жылдын 2024-декабрында жарыяланган изилдөө кофе солгонун оорусунун кайра пайда болушуна Fusarium oxysporum түрүндөгү грибок түрүнөн Fusarium xylarioides түрүнө гендин горизонталдуу өтүшү менен шартталган, бул козу карын түрүнүн эволюциясына жана ылайыктуу түргө ээ болушуна шарт түзгөн. өсүмдүктөрдү жугузуучу өзгөчөлүктөр кайра пайда болушуна жана кофенин бузулушуна алып келет өсүмдүктөр.
Гендик инженерияда жаңы ген же ДНК организмге жаңы мүмкүнчүлүктөрдү киргизүү үчүн плазмиддер же модификацияланган вирустар сыяктуу векторлор аркылуу организмдин клеткасына жасалма түрдө өткөрүлөт.
Жаратылышта гендин берилиши же генетикалык маалыматтын берилиши ата-энеден муунга вертикалдуу түрдө көбөйүүдө. Бул эукариоттордогу жалпы өзгөчөлүк, бул аларга адаптация жана эволюция үчүн вариацияны алууга мүмкүндүк берет. Прокариоттордо, мисалы, бактерияларда, генетикалык материалдар бир муундун организмдеринин ортосунда горизонталдуу (же каптал боюнча) көбөйүүсүнө катышпастан өткөрүлөт. Бул горизонталдуу ген трансфери (HGT) деп аталат жана бактериялар терс тандоо басымына ыңгайлашуу жана жашоо үчүн эволюциялашуу үчүн жаңы гендерге ээ болушунун бирден-бир жолу. Бул ДНКны чөйрөдөн өткөрүп берүү жана анын бактериялык хромосомага же плазмидага интеграциялоо (трансформация) аркылуу болушу мүмкүн. Гендер бир бактериядан экинчи бактерияга горизонталдуу түрдө бактерияны жуктуруучу вирус же бактериофагдар аркылуу (трансдукция) же донордук бактериялык клеткадан реципиент клеткага жыныстык пилус (конъюгация) аркылуу гендердин түз горизонталдуу өтүшү менен да өтүшү мүмкүн.
Негизинен прокариоттордо байкалса да, гендин горизонталдуу өтүшү эукариоттор менен да байланыштуу. Эндосимбиоз эукариоттук эволюцияда бактерия-эукариот генинин трансфери аркылуу роль ойногону белгилүү. Эукариот-эукариот генинин өтүшүнүн бир нече учурлары документтештирилген.
Гендердин горизонталдуу өтүү кубулушу эволюцияга салым кошкону үчүн маанилүү. Мисалы, бул коомдук саламаттыкты сактоонун негизги көйгөйү болуп саналган бактериялардын антибиотиктерге туруктуу/көп дарыга туруктуу штаммдарын өнүктүрүү үчүн жооптуу. Айыл чарбасында гендердин тектеш грибок түрлөрүнүн ортосундагы горизонталдык трансфердин ролу көптөн бери кофе солгоосунун очокторунун кайра пайда болушунда шектенип келген.
Кофенин соошу оорусу
Кофе маанилүү соода өсүмдүк болуп саналат. Анын дүйнөлүк рыноктун көлөмү болжол менен 223 миллиард долларды түзөт. Кофе өсүмдүк Coffea тукумуна кирет. Анын көптөгөн түрлөрү бар, бирок Arabica жана Robusta түрлөрү дүйнөлүк өндүрүштүн көпчүлүк бөлүгүн эсепке алуу үчүн эң популярдуу болуп саналат. Coffea арабика дүйнөдөгү кофе өндүрүшүнүн 60-80% түзөт робуста, (адатта Coffea robusta катары белгилүү) болжол менен 20-40% түзөт.
Кофенин вилт оорусун топурактагы козу карын козгойт Fusarium xylarioides Бул өсүмдүктүн тамыры аркылуу ксилеманы колонизациялоо үчүн клетканын дубалдарын азыктандыруучу заттарга ээ кылат. Ал сууну сиңирүүгө тоскоол болуп, өсүмдүктөрдүн куурап калышына алып келет. Тиешелүү грибок Fusarium oxysporum Ошондой эле, бул жугуштуу топурак аркылуу тараган жана көптөгөн өсүмдүктөрдүн, мисалы, банандагы Панама оорусунун, помидордун кан тамырларынын солгонун ж.б. F. oxysporum көлөкө үчүн кофе менен кесилген башка өсүмдүктөрдө (мисалы, банан) жашайт, бирок кофени кожоюн катары бөлүшөт F. xylarioides.
1920-жылдардан бери Африкадагы кофе өсүмдүктөрү кофеге терс таасирин тийгизген вилт оорусунун мезгил-мезгили менен чыгышына дуушар болгон. продукция жана дыйкандардын, атап айтканда Эфиопияда жана Борбордук Африкада. 1920-жылдардагы эң алгачкы эпидемиялар тийиштүү каражаттарды колдонуу менен ийгиликтүү башкарылган, бирок оору 2000-жылдары кайрадан пайда болгон. Грибок козгогон Fusarium xylarioides 1920-жылдардагы алгачкы эпидемиялардан кийин эволюциядан өтүшүп, кофе өсүмдүктөрүн жугузуу жөндөмдүүлүгүн күчөтүп, очоктордун кайра пайда болушуна алып келет? Изилдөөлөр көрсөткөндөй болгон F. xylarioides жугуштуу жөндөмдүүлүгүн жогорулатуу үчүн алынган гендер.
2021-жылы жарык көргөн тарыхый геномика изилдөөсү арабика жана робуста кофе өсүмдүктөрү горизонталдуу которуу аркылуу айрымаланган эффектордук гендерди жарым-жартылай алган деген идеяны колдоду. F. oxysporum. Эффектор гендер оорунун пайда болушуна катышкан молекулаларды коддойт. Бул гендер оору процессин колдоо үчүн козу карындардын жашоо цикли бою көрсөтүлөт.
5-жылдын 2024-декабрында жарыяланган акыркы изилдөөдө изилдөөчүлөр 13 тарыхый штаммдын салыштырма геномдук анализин жүргүзүшкөн. F. oxysporum вилт оорусун пайда кылуучу грибоктун кантип эволюциялашканын жана анын кофе өсүмдүктөрүнө ыңгайлашканын түшүнүү. Ошол табылды F. Xylarioides төрт айырмаланган тукуму бар: бири арабика кофе өсүмдүктөрүнө ыңгайлашкан, бири робуста кофе өсүмдүктөрүнө ыңгайлашкан жана кофенин тектеш түрлөрүндө жашаган эки тарыхый тукум. Андан тышкары, бул штаммдар тектештерден критикалык гендерди алышкан F. oxysporum, оорунун пайда болушуна шарт түзгөн F. xylarioides вилт оорусун пайда кылуу үчүн кофе өсүмдүктөрүнүн клетка дубалдарын бузуу. тартып эукариот-эукариот горизонталдуу ген көчүрүү F. oxysporum үчүн F. xylarioides мурунку кофе өсүмдүктөрүн натыйжалуу жугузууга мүмкүндүк берди Coffee волта оорусунун кайра пайда болушун мүмкүн кылуу.
Бул оорунун кантип пайда болгонун түшүнүү айыл чарба ыкмаларын тактоодо жана өсүмдүк ооруларын натыйжалуу башкарууда жардам берет.
***
Колдонулган адабияттар:
- Колорадо Денвер университети. Горизонталдуу ген трансфери – иш-жетекчи. дареги боюнча жеткиликтүү https://www.ucdenver.edu/docs/librariesprovider132/a-sync_sl/genetics/upload-2/bacterial-genetics/horizontal-gene-transfer-activity-guide.pdf
- Килинг, П., Палмер, Дж. Эукариоттук эволюцияда гендин горизонталдуу өтүшү. Nat Rev Genet 9, 605–618 (2008). https://doi.org/10.1038/nrg2386
- Пек, ЛД, жана башкалар. Тарыхый геномика кофенин патогенинин Fusarium xylarioides бир нече очокторунун артында эволюциялык механизмдерди ачып берет. BMC Genomics 22, 404 (2021). Жарыяланганы: 04 June 2021. DOI: https://doi.org/10.1186/s12864-021-07700-4
- Пек ЛД, жана башкалар. Fusarium грибок түрлөрүнүн ортосундагы горизонталдуу өтүү кофе солгонун оорусунун ырааттуу чыгышына өбөлгө түзгөн. PLoS Биология. Жарыяланганы: 5 Декабрь 2024. DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3002480
***
