Hos människor, och många andra arter, påverkar både gener som ärvts från modern och från fadern hur embryon utvecklas. Hos levermossen Marchantia polymorpha har modern dock total kontroll, vilket forskare från Berger-labbet vid GMI nu upptäckt. I en studie publicerad i eLife , visar forskarna att "moderväxten" har total kontroll och inaktiverar helt faderns gener i sina embryon för att säkerställa att de utvecklas ordentligt.

Människor har två uppsättningar kromosomer, en moderlig och en faderlig, och båda bidrar vanligtvis med egenskaper till individen, beroende på vilka gener som uttrycks — det är detta som gör oss till "diploider". Men det är inte fallet för alla levande varelser:

Alger och släktingar till mossor, inklusive levermossar, tillbringar större delen av sin livscykel med bara en enda uppsättning kromosomer. Levermossen har bara en kort diploid fas när det genetiska materialet från en moderns och en paternal könscell kombineras för att ge upphov till ett embryo, som bärs in i moderns vävnad. I denna korta fas som diploid måste växten ha en mekanism på plats för att klara av fördubblingen av sitt genetiska material.

En sådan mekanism är tystandet av en kopia av en gen, även kallad "parental genomic imprinting". Med genomisk prägling kan även en hel kromosom inaktiveras permanent, vilket är fallet för en av de två X-kromosomerna hos kvinnor. "Föräldrarnas genomiska prägling hade bara identifierats i arter som förnyade extraembryonala vävnader som kanaliserar näringsämnen från modern till embryot, som moderkakan hos däggdjur och endospermen i blommande växter", säger Frédéric Berger, Senior Group Leader vid GMI—Gregor Mendel Institute för molekylär växtbiologi vid den österrikiska vetenskapsakademin.

En genomisk hanteringsmekanism ledd av moderns gener

Levermossembryona växer också inom moderns vävnader, men till skillnad från däggdjur involverar deras utveckling inte extraembryonala vävnader. Med dessa faktorer i åtanke satte sig Berger-forskargruppen för att undersöka förekomsten av genomiska präglingsmekanismer för föräldrar i Marchantia.

"Vi fann att Marchantia fullständigt inaktiverar de faderliga kromosomerna i embryot, till och med före sammansmältningen av faderns och moderns genom. På så sätt upprätthåller Marchantia en funktionell haploidi även under det korta skedet då den blir diploid", säger första författaren Sean Montgomery , en ny doktorsexamen. examen från Berger-labbet vid GMI. Teamet fann också att det molekylära märket som avsatts på hela faderns kromosomer bibehålls under hela embryots utveckling. "Därför beror embryots utveckling enbart på uttrycket av moderns gener. På ett sätt har moderns gener total kontroll. Att störa denna process leder till uttrycket av de paternala generna och embryots död", förklarar Berger.

Att skrapa på ytan av naturens mångfald

Den tystande mekanismen som teamet beskrev i levermossen är i sig inte ny. Denna riktade tystnad förmedlas av Polycomb Repressive Complex 2 (PRC2). Men denna exakta mekanism hade ännu inte associerats med tystandet av hela kromosomer.

Eftersom levermossens förfäder är betydligt äldre än de hos däggdjur eller blommande växter, tyder resultaten på att präglingsmekanismer utvecklades mycket tidigare än vad som är känt för närvarande. Dessutom föreslår Berger och hans team att detta fenomen har utvecklats flera gånger i olika livsformer och att många präglingsmekanismer återstår att upptäcka. "Med vårt arbete kunde vi lyfta fram en unik aspekt av biologin, en del av naturens breda mångfald", avslutar Montgomery. + Utforska vidare

Omvänd ordning:Riktningen på ditt DNA kan vara lika viktig som vilken förälder det kom från