Barszcz Sosnowskiego. Ta groźna roślina ma zaskakujący genom

Po raz pierwszy w historii naukowcy zbadali genom barszczu Sosnowskiego, trującej rośliny inwazyjnej, której sok powoduje oparzenia skóry. Okazało się, że jej genom ma prawie dwa razy więcej genów niż większość innych roślin.

W Polsce do tej pory zidentyfikowano około dwa tysiące gatunków obcego pochodzenia, czyli gatunków roślin i zwierząt, które nie znalazły się na terenie naszego kraju w sposób naturalny, ale w wyniku działalności człowieka. Większość z nich nie jest w żaden sposób szkodliwa - nie oddziałuje negatywnie na przyrodę, gospodarkę czy na zdrowie człowieka. Bez części z nich wręcz nie wyobrażamy sobie dzisiaj życia. Choćby takie ziemniaki zostały przywiezione do Europy w XVI wieku. Ale są też gatunki, które mogą być niebezpieczne. Wśród nich jest barszcz Sosnowskiego (Heracleum sosnowskyi).

W niedawnych badaniach, których wyniki ukazały się na łamach pisma "The Plant Journal" (DOI: 10.1111/tpj.16500), naukowcy z Instytutu Nauki i Technologii w Skołkowie, który nazywany jest w skrócie Skoltechem, zbadali genom inwazyjnego barszczu Sosnowskiego. Analiza ujawniła, że barszcz Sosnowskiego ma niezwykle dużą liczbę genów. Posiada ich aż 55 106, w porównaniu z 25–35 tys. występującymi w większości roślin.

Barszcz Sosnowskiego to roślina inwazyjna, która rozprzestrzeniła się daleko poza swoje naturalne siedlisko. Pochodzi z centralnej i wschodniej części gór Kaukazu, Zakaukazia oraz północno-wschodniej Turcji. Roślina ta stwarza poważne zagrożenie dla ekosystemów i zdrowia ludzkiego.

Dalsza część artykułu pod materiałem wideo

Po II wojnie światowej barszcz Sosnowskiego był uważana za obiecującą roślinę pastewną. W krajach bloku wschodniego wprowadzany był z tego powodu do upraw. Zaczął się rozprzestrzeniać, szybko atakując większe obszary i zmniejszając różnorodność biologiczną, wypierając inne gatunki roślin. Ale uprawa i zbiór szybko okazały się problematyczne. Głównie za sprawą zagrożenia zdrowia. Związki zawarte w soku tej rośliny w kontakcie ze skórą w obecności światła, zwłaszcza ultrafioletowego, powodują oparzenia.

Charakterystyczna dla barszczu Sosnowskiego jest też jego wytrzymałość. To bardzo trudna do zwalczania roślina. Nasiona, które roślina produkuje w dużej obfitości, zachowują zdolność do kiełkowania nawet przez kilka lat. Barszcz ma też ogromne zdolności regeneracyjne i potrafi odrastać nawet po ścięciu i stosowaniu herbicydów, co generuje wysokie koszty. Specjaliści podkreślają, że najlepiej stosować wiele metod walki z rośliną. Pomocny może okazać się też wynalazek krakowskich naukowców, którzy opracowali robota potrafiącego niszczyć system korzeniowy rośliny za pomocą mikrofal (więcej na ten temat w tekście: Krakowscy naukowcy znaleźli sposób na barszcz Sosnowskiego).

W każdej części barszczu Sosnowskiego znajdują się związki zwane furanokumarynami. To one powodują oparzenia i stwarzają zagrożenie dla człowieka. Ale dla rośliny stanowią ochronę przed owadami czy patogenami. Jednocześnie furanokumaryny są związkami o dużej wartości farmaceutycznej, stosowanymi w terapii chorób skóry.

Rosyjscy naukowcy zsekwencjonowali DNA barszczu Sosnowskiego. Nieoczekiwanie okazało się, że roślina posiada 55 106 genów. Większość roślin posiada około 25 – 35 tys. genów. Po zaproponowaniu i zweryfikowaniu kilku możliwych hipotez badacze odkryli, że odpowiadają za to liczne duplikacje (kopie) genów.

- To dość niezwykłe, ponieważ rośliny zazwyczaj mają duplikacje w całym genomie, a nie tylko w jego poszczególnych częściach. Wiele rodzin genów występujących w dużej liczbie w barszczu Sosnowskiego, pojawia się w wyniku syntezy metabolitów wtórnych – wyjaśniła Maria Logaczewa, współautorka badań.

Wyniki prac mogą być przydatne w medycynie i farmakologii. Zrozumienie specyficznych cech genomu barszczu Sosnowskiego pomoże zidentyfikować i zbadać jego unikalne bioaktywne cząsteczki, które można wykorzystać do opracowania nowych leków i metod leczenia problemów skórnych. Badania te mogą także pomóc naukowcom w opracowaniu skutecznej metody zwalczania tej inwazyjnej rośliny.