Странные подсолнухи Ван Гога

На картинах из знаменитой серии Ван Гога «Подсолнухи», созданной во французском Арле в 1888–89 годах, можно видеть необычные цветы: их центральный диск почти исчезает под «мохнатой» жёлто-оранжевой порослью. Обычно у цветка подсолнечника мы видим тёмный круг в центре и крупные золотые лепестки по краям. Но то, что явлено Ван Гогом, вовсе не артистическая вольность, а мутантная разновидность, и учёным из Университета Джорджии (США) удалось выяснить, что за мутация вызывает такую форму цветка.

Стрелками показана язычково-махровая мутация на натюрморте Ван-Гога

Строго говоря, цветок подсолнечника в действительности вовсе не то, что мы думаем: большой солнцеобразный диск представляет собой сложный комплекс множества цветков двух видов. Одни из них сидят по краям диска, у них длинные лучеобразные лепестки, и они не производят пыльцу. Другие заполняют центр диска; они невзрачны на вид, но именно они дают начало семенам. Вместе они кажутся единым цветком, крупные размеры и яркая корона которого привлекают опылителей. Исследователи решили узнать, не является ли причиной изменений цветка мутации в генах CYC. Семейство этих генов кодирует факторы транскрипции, которые влияют на строение цветков у других родов астровых, родственных подсолнечнику. Но как эти гены работают у самого подсолнечника, учёные представляли себе плохо.

Разные формы подсолнуха: обычный (слева), «вангоговский» (в центре) и с увеличенным центральным диском (справа) (фото авторов работы).

Необычные вангоговские подсолнухи с почти отсутствующим центральным диском должны быть очень невезучи в размножении: ведь у них преобладают бесплодные длиннолепестковые цветки, и привлечённым опылителям у таких растений просто нечего опылять. Чтобы получить подсолнух «как у Ван Гога», генетики скрещивали обычный подсолнух с полумутантным, то есть с таким, у которого «мохнатость» центрального диска была не вполне выражена. Такие не до конца мутантные растения ещё могли как-то выживать и давать потомство. В результате учёные получили два вида мутаций: одни подсолнухи были, как на картинах Ван Гога, а другие, наоборот, с чрезмерно развитым центральным диском и сильно уменьшенной короной.

Обе формы были обязаны своим появлением мутациям в гене HaCYC2c. Известно, что этот ген чрезвычайно активен в краевых, привлекающих цветках подсолнуха. Оказалось, что в «вангоговских» цветках HaCYC2c приобретает вставку, с которой он начинает интенсивно работать во всех тканях растения. И даже те цветки, которые предназначены для формирования семян, превращаются в длиннолепестковые и бесплодные. Но если ген HaCYC2c получит вторую вставку-мутацию, то она, наоборот, подавляет его активность и мы получаем подсолнух с невзрачной короной, зато богатый семечками. Результаты исследований учёные представили в веб-журнале PLoS Genetics.

Подсолнечник способен к самоопылению, и, как полагают учёные, подавление работы гена HaCYC2c важно тогда, когда опылителей мало, когда растение приходит на новые территории, где его никто не знает. В этом случае нет нужды тратиться на цветки-аттракторы, лучше заняться самоопылением с наибольшим количеством цветков с пыльцой.

Что же до мутации, которую обессмертил гений, то она, по-видимому, никакой адаптивной нагрузки не несёт, появляется случайно и быстро вымывается из популяции. Цветки с такой мутацией размножаются с трудом — если только речь не идёт о бесчисленных репродукциях и копировании легендарной серии картин.