Cuda genetyki: arbuz bez pestek

Arbuzy bez pestek są triumfem genetyki, bo naprawdę można je zaprojektować de novo. Podwajasz po prostu liczbę chromosomów normalnego arbuza i zamiast dwóch zestawów chromosomów masz cztery. Metoda, opisana w tym artykule, jest prosta: rozsadę melona poddajesz działaniu kolchicyny, substancji chemicznej otrzymywanej z krokusów, która hamuje podział komórek. W ten sposób można otrzymać rośliny arbuzów, które mają w komórkach 44 chromosomy zamiast normalnych 22. Te rośliny nazywają się „tetraploidalne”,   bo mają cztery zestawy chromosomów zamiast normalnych dwóch („diploidy”).

Kiedy z tych komórek powstają kwiaty, pyłek kwiatowy (czyli jajeczka) tych kwiatów będą miały ½  X  44, czyli 22 chromosomy, podczas gdy pyłek kwiatowy normalnego, diploidalnego arbuza będzie miał ½ X 22 = 11 chromosomów. Jeśli zapylisz tym pyłkiem zmodyfikowany arbuz tetraploidalny, zygota, czyli zapłodnione nasienie będzie miało 11 + 22 = 33 chromosomy. To nasienie może urosnąć w normalną roślinę z trzema zestawami chromosomów, zwaną triploidem.

Kiedy jednak triploid próbuje tworzyć nasiona, musi robić to przez proces mejozy, w ten sam sposób w jaki my wytwarzamy plemniki i jajeczka. Proces ten zaczyna się od ustawiania się w komórce w pary członków zestawów chromosomów przed podziałem redukcyjnym. Jeśli jednak masz trzech przedstawicieli każdego chromosomu zamiast normalnych dwóch, nie ustawiają się poprawnie w pary. Wówczas nie tworzą się normalne żeńskie komórki jajowe i otrzymujesz maleńkie poronione nasiona. Innymi słowy, arbuzy triploidalne są sterylne. Są mułami wśród owoców. (Dokładnie w ten sam sposób produkowane są współczesne nam banany: także one są triploidalne, zmanipulowane tak, by pozbyć się nasion swoich dzikich przodków. Kiedy przekroisz banan wzdłuż i widzisz te czarne kropki w środku, to są to abortowane nasiona banana.)

Ergo, mamy smacznego triploidalnego arbuza, który nie ma pestek: dokładnie to, czego chcieliśmy. Pozostaje jeden problem: jak hodować ich więcej, skoro są sterylne? Farmerzy otrzymują triploidalne nasiona z firm ogrodniczych, które produkują je stosując proces kolchicyna + krzyżowanie.  (Farmerzy nie chcą zawracać sobie głowy tą techniczną stroną.)

Proces ten jest także opisany w “Fun facts” FAQ from the National Watermelon Promotion Board. Ich opis zaczyna się poprawnie:

Skąd się biorą nasiona arbuza?

Arbuzy bez pestek zostały wynalezione ponad 50 lat temu i mają bardzo mało pestek albo ich w ogóle nie mają. Kiedy mówimy pestki, mamy na myśli dojrzałe, czarne nasiona.  Czasami uważa się białe otoczki nasion, w których nasiona nie dojrzały, za nasiona. Ale tak nie jest! Można je bezpiecznie połykać i nie obawiaj się, żaden z nich nie wykiełkuje ci w brzuchu.

Jak więc hoduje się beznasienne arbuzy? Chromosomy są cegiełkami, które nadają cechy wszystkim żywym rzeczom, włącznie z roślinami i arbuzami. Hodowcy arbuzów odkryli, że skrzyżowanie rośliny diploidalnej (takiej, która ma standardowe dwa zestawy chromosomów) z rośliną tetraploidalną (która ma cztery zestawy chromosomów) daje owoce produkujące triploidalne nasiona. (Tak, ma trzy zestawy chromosomów). Te triploidalne nasiona produkują beznasienne arbuzy! 

Potem jednak schrzanili. Potraficie dostrzec błąd, a co najmniej pomieszanie w następującym akapicie?

Innymi słowy, beznasienny arbuz jest bezpłodną hybrydą, która została stworzona przez skrzyżowanie męskiego pyłku arbuza zawierającego 22 chromosomy w komórce, z żeńskim kwiatem arbuza z 44 chromosomami w komórce. Kiedy owoc dojrzewa, małe, białe otoczki nasion zawierają 33 chromosomy, co powoduje, że są sterylne i niezdolne do wytworzenia nasion. Jest to podobne do muła, stworzonego ze związku konia z osłem. W tym procesie nie ma01 modyfikacji genetycznej.

Proszę także zauważyć to nieco obłudne stwierdzenie, że beznasienny arbuz nie jest żywnością genetycznie modyfikowaną. Oczywiście, że jest! Potraktowanie kolchicyną, krzyżowanie i tak dalej są modyfikacjami genetycznych składników arbuza i to, co w rezultacie zjadasz, ma trzy zestawy chromosomów zamiast dwóch. Jak może to nie być modyfikacją genetyczną? Strach przed GMO, zawsze groteskowo wyolbrzymiony, posunął się zbyt daleko, strasząc nawet National Watermelon Promotion Board.

W każdym razie jedzenie arbuza jest znacznie lepsze dla nas niż jedzenie drugiego przysmaku letniego, który uwielbiam: lodów (truskawkowe Breyera, poproszę). Arbus jest pożywny i bogaty w likopen. Oto informacja dla standardowej porcji: dwa kubki. (Prawdopodobnie zjadam dwa razy tyle.):

Uwaga: tylko 80 kalorii. Dla porównania, mała porcja greckiego jogurtu (125 gr.) zawiera około 144 kalorii.

Oj! Zamierzałem tylko pokazać zdjęcie mojego arbuza i proszę, co się stało. Poszedłem za daleko.

The wonders of genetics: a seedless melon

Why Evolution Is True, 16 sierpnia 2014

Tłumaczenie: Małgorzata Koraszewska