Кто не знает карельскую березу? Уже много лет человечество поет дифирамбы ее крепкой и красивой древесине с фантастическим узором, из которой получается прекрасная мебель и утварь. Правда, стоит все это удовольствие недешево. Причина проста – карельская береза достаточно редка, а ее культивирование было непростой задачей. Но сегодня принесли вам сногсшибательную новость: ученые наконец поняли, почему древесина карельской березы такая крутая!
С самого начала было не очень понятно, что за механизмы отвечают за возникновение этой формы – карельская береза является вариантом обыкновенной березы повислой. Схожие структуры время от времени могут образовываться и в древесине других видов – они известны как капы. Существовало множество предположений о причинах этого явления: называли и неблагоприятные условия среды, и вирусные заболевания, и генетические нарушения. Если в эксперименте искусственно нарушить поток питательных веществ в стволе, то локально получить подобную «извилистость» можно и у обычных деревьев (но это не слишком эффективно). Известно, что для карельской березы декоративные признаки древесины могут наследоваться последующими поколениями, но механизм наследования известен не был.
Почему же симпатичную березку нельзя было насеивать подобно огурцам и радоваться древесине? Все просто: семена, полученные от деревьев-родителей, давали только 30-40 % потомства с древесиной подобного типа. И это в лучшем случае, ведь иногда из зеленого березового детсада ни одно деревце не становилось обладателем чудесной узорчатости! Оно и понятно – у каждого семечка два родителя, и пыльца могла прилететь от самой обычной березы с простой древесиной. Понять, что среди древесных подростков затесались те самые карельские березки, можно было только спустя 5-10 лет, когда молодежь окрепнет. Неудобно как-то, не находите? Чтобы обойти эту проблему, можно прививать ветви карельской березы на обычную или вообще клонировать растение в пробирке, но это заметно увеличивает трудозатраты.
Вот о том же подумали и наши ученые. Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет объединил свои силы с Институтом леса Карельского научного центра РАН, и в результате у них получилось понять, что же делает древесину березы настолько необычной.
При поломке гена, отвечающего за нормальное развитие водопроводящей ткани в растении, древесина искажается. У карельской березы в десятой хромосоме ученые обнаружили настоящую кашу из генов – многочисленные вставки и выпадения исказили генетическую картину, что, скорее всего, и является причиной появления признака. Причем значительная их часть связана с транспозонами – так называемыми «прыгающими генами». Это участки ДНК, которые в зависимости от регулирующих механизмов могут вырезаться из одного места генома и встраиваться в другом. Внимание: это все естественные механизмы клетки, никакого ГМО! Более того, в наших собственных клетках такие механизмы тоже есть. Транспозоны являются важным инструментом формирования ответных реакций организма на внешние и внутренние стимулы по принципу «если — то». Это может объяснить, почему же, несмотря на возможность наследования, кудрявая древесина далеко не так проста – она может развиваться частично или даже уже у взрослого дерева, условия роста которого внезапно ухудшились.
Однако на этом исследования не заканчиваются: пока было проанализировано около 200 деревьев из Карелии – все они относительно близки друг другу генетически. Еще вопрос, будет ли то же самое работать с деревьями из других регионов. Тем не менее уже сейчас при помощи ПЦР (полимеразная цепная реакция – ключевой метод синтеза ДНК в пробирке, позволяющий в том числе убедиться, что в исходном материале наличествует фрагмент с заданной последовательностью) можно определить, получилась ли карельская береза с характерной узорчатостью, уже с момента «младенчества» дерева.
Вот такие они, новости мира деревьев!
