花的精度令人惊讶,尽管基因不守规矩

花朵一次又一次地以完美的图案生长茎,叶子和花瓣。一项新的康奈尔(Cornell)研究表明,即使在植物中的这种精确的,图案化的形成中,单个细胞内的基因活性也比从外部出现的更混乱。

来源:英国物理学家网首页
第1阶段花生分生组织中的可变生长素信号传导模式在后期第2阶段将稳健定位的生长素最大值放置在鲁棒的位置。信贷:自然通信(2025年)。 doi:10.1038/s41467-025-59943-4
自然通讯

花朵一次又一次地以完美的图案生长茎,叶子和花瓣。一项新的康奈尔(Cornell)研究表明,即使在植物中的这种精确的,图案化的形成中,单个细胞内的基因活性也比从外部出现的更混乱。

这一发现对植物工程具有重要意义,科学家设计人造基因可以控制生长或行为。了解植物如何管理遗传“噪声”也可以为其他领域的研究提供信息,从可预测性至关重要的合成生物学到对癌症的研究,随机基因活性可以促进肿瘤的进化。

合成生物学 基因活性

这项研究出现在自然传播中。

出现

“最终,这项研究挑战了生物学精确性需要完美控制的观念,”农业和生命科学学院以及韦尔细胞和分子生物学研究所的植物生物学学院教授艾德丽安·罗德(Adrienne Roeder)说。 “相反,它表明自然不会消除随机性 - 它构建了可靠的系统和流程,尽管它有效。”

合着者Shuyao Kong在Weill细胞和分子生物学研究所的Roeder's Lab中发起并作为研究生进行了工作。 Kong现在是哈佛医学院的博士后研究员。

团队使用了发光的记者 - 基因开启时会用荧光照亮的原子,以跟踪三个生长素反应基因,其中包括一个称为DR5。他们发现,即使DR5活性被生长素打开,它在一个细胞到另一个细胞的变化差异很大,不是由于生长素水平的差异,而是由于细胞本身内部的随机波动。

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