В течение последних нескольких десятилетий Arabidopsis thaliana, широко известный как кресс-салат, был основной растительной моделью для научных исследований, о нем написаны буквально десятки тысяч статей. Его относительно несложный геном и короткий жизненный цикл делают это маленькое, похожее на сорняк растение идеальным объектом для генетических манипуляций и экспериментов. И все же за все эти годы никто не заметил, что эта ботаническая рабочая лошадка иногда прорастает странным, безымянным придатком.
Сначала немного анатомии растений: центральный стебель цветка называется цветоносом. От цветоноса отходят более мелкие цветоносные стебли, называемые цветоножками. Однако у некоторых видов кресс-салата при соответствующих условиях вырастает орган, получивший новое название - кантиль. Кантиль выступает горизонтально из цветоноса, а затем, подобно локтю, изгибается вверх, чтобы поддержать цветоносы. Исследователи назвали этот загадочный орган в честь кантилеверов - архитектурных опор, встречающихся в таких конструкциях, как мосты.
На этом растении арабидопсиса можно увидеть один большой и два маленьких кантиля. Дополнительные придатки обычно вырастают, когда дневной свет в дефиците.После более чем десятилетнего исследования ученые подтвердили, что кантилеи являются совершенно отдельной частью анатомии кресс-салата, а не частью каких-либо ранее описанных органов растения. Свои выводы они опубликовали в журнале Development.
Ведущий автор исследования, молекулярный биолог Тим Гукин из Университета штата Пенсильвания, впервые заметил кантилы в 2008 году, когда работал постдокторантом. Они вызвали у него интерес, но он отнес эти структуры к аномалиям, продуктам какой-то мутации или перекрестного заражения. Но по мере продолжения исследований Гукин замечал эти маленькие локти снова и снова, в том числе и у диких штаммов. Исключив влияние почвы, воды, удобрений и воздуха, Гукин решил, что в кантилеях нет ничего аномального - они должны быть естественной частью растения.
"Потребовалось более 12 лет экспериментов, чтобы понять, что мы видим, и понять, как регулируется кантиль", - сказал Гукин в своем заявлении. "Это исследование потребовало выращивания 3 782 растений до полной зрелости и ручного осмотра более 20 000 цветоносных стеблей 34 уникальных линий растений".
Арабидопсис, родственник капусты и горчицы, был впервые описан в 16 веке. В 2000 году он стал первым растением, геном которого был секвенирован. Эти бесстрашные сорняки выращивались на Международной космической станции, а Китай даже отправил некоторые из них на Луну. Тот факт, что это растение так долго занимало центральное место в мире науки и при этом имеет орган, который так и не был обнаружен, шокирует многих ученых.
"Если бы вы рассказали мне о новом органе у странного растения в Амазонии, я бы нисколько не удивился", - сказал Science News Франсуа Парси, биолог растений из CNRS в Париже, не принимавший участия в исследовании. "Меня поразило то, что это произошло в Арабидопсисе. Это действительно удивительно".
Кантильоны так долго оставались незамеченными, вероятно, потому, что для их формирования требуются довольно специфические условия. Задержки в цветении стимулируют их рост, который обычно происходит весной, когда световой день короткий. Локтевидные отростки появляются, когда арабидопсис находится на пороге цветения, и служат опорой для растения, когда цветы начинают распускаться. Но когда свет светит круглые сутки, как в условиях лаборатории, кантилеи не появляются.
Пока неясно, какие эволюционные преимущества дают кантилеи растениям семейства кресс-салат. Независимо от этого, открытие вызывает восторг у Гукина, который воскликнул в интервью National Geographic: "Там еще есть что найти!".