Иэн Грэхем из Йоркского университета и команда ученых из Китая, Великобритании и Австралии секвенировали геном опийного мака (Papaver somniferum), исследовав эволюцию этого растения. Опийный (его также называют снотворным) мак может быть использован для получения сгущенного сока (опиума), в котором содержится 20 алкалоидов, среди которых — папаверин, кодеин и морфин. Все они до сих пор используются как обезболивающие средства, при этом химически синтезировать эти алкалоиды очень трудно и дорого.
Мак
В геноме мака — 2,72 млрд пар оснований (в геноме человек — 3,1 млрд пар). Около 110 млн лет назад произошло разделение близких родственников — опийного мака из семейства маковых и водосбора голубого (Aquilegia coerulea) из семейства лютиковых, после чего геном мака начал перестраиваться (этот процесс называется полногеномной дупликацией). Вторая такая перестройка произошла примерно 7,8 млн лет назад. В результате подобных метаморфоз происходит удвоение генома — новые гены начинают развиваться независимо, в них появляются мутации. Алкалоид носкапин, образующийся из допамина и использующийся как средство от кашля — это результат древней перестройки, которая произошла примерно 110 млн лет назад.
Мак
Локус STORR (образовавшийся после слияния участков генома), который участвует в выработке морфина, появился уже как результат второй перестройки — 7,8 млн лет назад. Морфин образуется из алкалоида тебаина и допамина — и гены, необходимые для образования тебаина, появились еще до второй перестройки. По словам Грэзхема, у ученых получилось проследить за эволюцией генома опийного мака — это важно с точки зрения понимания того, как растения вырабатывают большое количество химических веществ.