Після щеплення привій і підвій шлють один одному величезну кількість молекулярних «листів», які по-новому налаштовують активність рослинних генів.
Щеплення в садівництві використовують не одну тисячу років: вже в стародавньому Китаї люди знали, що якщо до стебля або стовбура однієї рослини (підвій) прищепити втечу іншої рослини (привій), то можна отримати дерево або куст з новими, кращими властивостями, ніж у підвою і привою окремо. Тобто якщо культурний сорт, у якого, наприклад, смачні плоди, але який нестійкий до хвороб, привити до дикого, у якого плоди несмачні, але який стійкий до інфекцій і кліматичних неприємностей, то потім втечі з такого гібрида будуть об'єднувати в собі екологічну невибагливість зі смачними плодами. У такому вигляді все виглядає просто, але насправді щеплення - досить складний процес, схожий на мистецтво. І ми досі не цілком розуміємо, як, власне, виходить так, що ознаки різних рослин об'єднуються після щеплення.
Можна припустити - що буде, напевно, єдиним розумним припущенням - що генетичний матеріал привою і підвою впливають один на одного. Гени зашифровані в ДНК, але сама ДНК між рослинами не бігає, роль агента впливу виконують особливі регуляторні молекули РНК. Як показали у своїх експериментах дослідники з Інституту біологічних досліджень Солка, невеликі молекули РНК приходять з привою в підвій (і назад), стимулюючи метилювання деяких ділянок ДНК, після чого ці ділянки робляться неактивними. Все описане називається епігенетичною регуляцією генетичної активності, і тут, мабуть, слід нагадати, в чому сенсі метилювання і що таке регуляторні РНК.
Коли до азотистих підстав, з яких складається ДНК, спеціальними ферментами приєднуються хімічні метильні групи, то таке місце виявляється недоступним для інших білків, які зчитують з ДНК генетичну інформацію і синтезують на ній інформаційну РНК - молекулу-посередника, на якій відбувається синтез білка. (Відповідно, деметилювання призводить до протилежного результату - до активації гена.) Що ж до регуляторних РНК, то вони теж синтезуються на своїх ділянках ДНК, але в них немає ніякої інформації про білкові молекули. Натомість такі РНК можуть керувати активністю інших генів, і один із способів втручання в генетичну активність - співпраця з апаратом метилювання: регуляторні малі РНК показують йому, яку ділянку ДНК потрібно відключити. Всі ці епігенетичні процеси (тобто відбуваються поверх власне генетичної інформації) використовуються живими організмами надзвичайно широко, і ось, як виявилося, взаємини привою і підвою без них теж не обходяться.
У ранніх експериментах вдалося показати, що вплив регуляторних РНК від привою проявляється на трьох взятих для прикладу ділянках ДНК підвою. Нову серію дослідів Джозеф Екер (Joseph R. Ecker) і його колеги затіяли для того, щоб більш-менш кількісно оцінити масштаб феномену. Дослідники використовували три варіанти рослин Arabidopsis thaliana: два були звичайними дикорослими різновидами, а третій - мутант, який не міг синтезувати ніяких регуляторних РНК і в якому можна було точно оцінити присутність чужих молекул.
Як пишуть автори роботи в PNAS, епігенетичний вплив при щепленні поширювався на тисячі ділянок ДНК; від рослини до рослини йшов цілий вал молекулярних «листів». Причому велика частина інструкцій стосувалася тих зон геному, де сиділи так звані мобільні генетичні елементи - транспозони. Так називають особливі послідовності, що мають здатність до самокопіювання в межах геному - вони поширюються по всій ДНК і можуть порушити роботу важливих генів, приходячи туди, куди їх не просять.
Рослини, порівняно з тваринами, до транспозонів ставляться терпиміше, переносять їх присутність відносно легко, але і у них мобільні генетичні елементи здатні дестабілізувати геном і тим самим зменшити стійкість до інфекцій, знизити плодовитість тощо. Так що маса регуляторних РНК, які, прийшовши на нове місце, «нацьковують» на транспозонну ДНК метилуючий апарат і, таким чином, інактивують транспозони, виявляються дуже до речі. Хоча не виключено, що щеплення супроводжується й іншими молекулярно-генетичними «бонусами». Залишається тільки подивитися, до чого ж складні процеси відбуваються в рослинах під час цієї процедури, яку садівники та агротехніки виконували з давніх часів.
Що ж до якихось характерних зовнішніх проявів епігенетичного взаємовпливу привою і підвою, то зараз нічого такого помітити не вдалося, та й на генетичному рівні великих змін не було (якщо говорити про щось, крім транспозонів). Автори роботи вважають, що причиною тому - невелика складність геному A. thaliana, на якому ставили досліди, і що на рослинах, більш багатих генетично (наприклад, на помідорах), ефект від обміну епігенетичними листами буде явно помітний. І, хто знає, може, в майбутньому, дізнавшись все молекулярне підніготне щеплення, можна буде багаторазово збільшити її ефективність.