Znajdź zawartość

Mszyce grochowe (Acyrthosiphon pisum), zwane też grochowiankami, są jedynymi zwierzętami na świecie, które samodzielnie wytwarzają karotenoidy. Dotąd sądzono, że żółte, czerwone i pomarańczowe barwniki, będące naturalnymi przeciwutleniaczami oraz prekursorami witaminy A, wytwarzają jedynie rośliny, a zwierzęta muszą je sobie zapewnić, odpowiednio komponując dietę. Prof. Nancy Moran z University of Arizona zwraca uwagę na rozpowszechnienie karotenoidów. Wg niej, jeśli się dobrze rozejrzeć, są niemal wszędzie. Zapewniają dobry wzrok, "dbają" o zdrowie skóry czy wzrost kości. To do tej grupy barwników należy beta-karoten - główny prekursor witaminy A, który nadaje korzeniowi marchwi pomarańczowy kolor. Złota barwa żółtka, róż krewetek i łososia, czerwień flamingów, pomidorów, marchewek, papryki, argemonów meksykańskich czy aksamitek – [wszystko to] zawdzięczamy właśnie karotenoidom. Moran i Tyler Jarvik postanowili sprawdzić, skąd wzięła się niezwykła dla zwierząt umiejętność wytwarzania karotenoidów. Doszło do przyswojenia i skopiowania przez owady genu grzybów. Jak wyjaśnia pani biolog, transfer genów między mikroorganizmami nie jest niczym niezwykłym, ale po raz pierwszy odkryto działający gen grzybów, który stanowiłby część zwierzęcego DNA. Zwierzęta mają duże potrzeby, odzwierciedlające utratę genów przodków. To powód, dla którego musimy z pokarmem zapewnić sobie wiele aminokwasów i witamin. Do tej pory sądzono, że nie ma prostego sposobu na odzyskanie tych utraconych umiejętności. Przypadek mszyc grochowianek pokazuje jednak, że w rzeczywistości możliwe jest odtworzenie zdolności produkowania potrzebnych składników. Niewykluczone, że to niezwykle rzadka sytuacja, lecz zazwyczaj w studiach genomicznych pierwszy przykład okazywał się tylko jednym z wielu podobnych. U A. pisum, które mogą być czerwone lub zielone, występuje dziedziczenie klonalne. Oznacza to, że matki wydają na świat identyczne pod względem genetycznym córki. Kiedy więc w laboratorium Amerykanów u czerwonej odmiany 5A pojawiły się żółtozielone młode, wiadomo było, że zaszła mutacja. Nowe pokolenie oznaczono jako 5AY. Żółtawe mutanty uzyskaliśmy w 2007 roku. Od tej pory trzymaliśmy je w laboratorium jako maskotki. Sądziłam, że kiedyś uda nam się ustalić, co właściwie zaszło. W wyspecjalizowanych komórkach wewnątrz mszyc żyją symbiotyczne bakterie. Są one przekazywane z matki na dzieci i zapewniają owadom dostawy niezbędnych substancji odżywczych. Gdy giną bakterie, umierają też mszyce. Moran, specjalistka od A. pisum, wiedziała jednak, ze 3 podstawowe gatunki bakterii nie wytwarzają karotenoidów. Barwniki nie mogły też pochodzić z diety. Mszyce odżywiają się sokiem mlecznym roślin, ale jest on ubogi w karotenoidy. Co więcej, barwniki owadów różniły się od występujących zazwyczaj w roślinach. Pod koniec zeszłego roku naukowcy znali już cały genom mszyc grochowianek. Wtedy właśnie rozpoczęły się poszukiwania genów karotenoidów. Szlaki ich biosyntezy są takie same u wszystkich organizmów, dlatego zadanie nie należało do trudnych. Ku uciesze Moran sekwencjonowano genom czerwonej odmiany grochowanki, która dysponuje dodatkową kopią genu karotenoidów. Po zakończeniu wstępnego etapu naukowcy próbowali ustalić, czy geny pochodziły z DNA mszycy, czy też raczej owady zawdzięczały je mniej popularnym bakteriom symbiotycznym lub zanieczyszczeniu grzybami. Eliminując bakterie, Moran i Jarvik ustalili, że zabieg ten nie zmienił barwy młodych. Śledzenie linii odmian czerwonej, zielonej i żółtej pokazało, że w grę wchodzi dziedziczenie mendlowskie (chromosomowe). Oznacza to, że DNA kodujące czerwień stanowi część genomu mszycy. Ostatecznie ustalono, że sekwencja kodująca karotenoidy różniła się od bakteryjnych genów dla barwników, lecz pasowała do ich odpowiedników u niektórych patogennych grzybów.

Koktajl z krewetek czy paella nie muszą być wymysłem współczesnego człowieka. Już 164 tysiące lat temu u afrykańskich wybrzeży Oceanu Indyjskiego nasi przodkowie urządzali sobie coś w rodzaju święta i rozkoszowali się smakiem owoców morza, wytwarzali barwniki do makijażu o kolorze ochry oraz kamienne groty do oszczepów. To dużo wcześniej niż do tej pory sądzono. Świadczą o tym artefakty znalezione w jaskiniach okolicznych klifów. Natrafili na nie archeolodzy z Uniwersytetu Stanowego Arizony, którym szefował Curtis Marean. Groty miały nawet do centymetra szerokości. Antenaci Homo sapiens sapiens gotowali omułki i inne skorupiaki. Najstarsze opisane przez Amerykanów materiały mają 164 tysiące lat plus minus 12 tys. (Nature). Dane te pasują do szacunkowych informacji na temat ówczesnego poziomu wody w oceanie. Zgodnie z nimi, do jaskiń łatwo się było dostać z plaży piechotą tylko ok. 167 tys. lat temu. Wcześniejsze dowody świadczyły o tym, że człowiek zaczął jeść owoce morza jakieś 125 tysięcy lat temu. Tymczasem już wcześniej wyrzucone na brzeg skorupiaki zachęciły ludzi do osiedlania się w okolicy i zarzucenia wędrownego trybu życia. Mając zapewnione pożywienie, nasi przodkowie dysponowali dużą ilością wolnego czasu. To dlatego mogli się zająć upiększaniem swojego ciała.

Na zlecenie brytyjskiego rządu naukowcy z Southampton University zbadali wpływ 7 sztucznych barwników i konserwantów na 3-9-letnie dzieci. Występują one w napojach i przekąskach z fast foodów. Okazało się, że wiążą się z nadpobudliwością. Większość dodatków jest niepotrzebna z żywieniowego punktu widzenia. Znajdują się tam, by produkt wydawał się bardziej kolorowy lub po to, żeby zmienić smak — powiedział Ian Tokelove, rzecznik Food Commission. Wcześniejsze badania wykazały, że wpływają one na zachowanie dzieci. Wszystkim nam byłoby lepiej bez nich. Inni przeciwnicy sztucznych dodatków podkreślają, że występują w tanich produktach z dużą zawartością tłuszczu, cukru i soli.

Nie ma chyba człowieka, który nie zachwycałby się pięknem kolorowego jedwabiu. Jego farbowanie jest jednak uciążliwe. Japońscy naukowcy wyhodowali więc zmodyfikowane genetycznie jedwabniki, wytwarzające nici określonej barwy. Takashi Sakudoh z Uniwersytetu Tokijskiego podkreśla, że najważniejsze było zrozumienie układu transportu pigmentu u jedwabników. To stanowiło podstawę dla genetycznej manipulacji kolorem oraz zawartością pigmentu. W naturze kokony jedwabników morwowych mają tylko kilka barw. Są białe, żółte, słomkowe, łososiowe, różowe lub zielone. Pigment jest przez owady absorbowany podczas żerowania na liściach morwy. Japończycy zauważyli, że u jedwabników wytwarzających biały oprzęd występuje zmutowany gen Y (gen "żółtej krwi"). Zaobserwowano delecję fragmentu DNA. Zwierzęta potrzebują genu Y do ekstrahowania z liści morwy karotenoidów, czyli żółto-pomarańczowych barwników. Zmutowane owady wytwarzały niefunkcjonalną formę białka wiążącego karotenoidy (białka CBP od ang. carotenoid-binding protein). Posługując się technikami z zakresu inżynierii genetycznej, badacze zastępowali zepsuty gen Y jego prawidłową wersją. Dysponując sprawnym białkiem CBP, jedwabniki mogły uprząść żółtą nić, a jej kolor stawał się wyraźniejszy wskutek kilkakrotnego krzyżowania. Kokony mogą mieć także kolor cielisty (żółtaworóżowy), a nawet czerwonawy — twierdzą autorzy studium w artykule opublikowanym na łamach pisma Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States.