对某个基因的简单调整可导致花朵散发腐臭气味

有些植物吸引传粉媒介的方式并非依靠馥郁的甜香，而是浓烈的腐臭。究人员在一项新的研究中展示了植物是如何成功做到这一点的。据研究人员报告，在细辛属植物（Asarum）的花朵中，一种通常用于解毒恶臭化合物的基因反而会演化出产生难闻气味的功能。这些发现揭示了植物会如何利用广泛保守的代谢途径来获取生态优势。气味难闻花朵的一个关键特征是它们会释放挥发性的恶臭化合物，特别是二甲基二硫 (DMDS) 和二甲基三硫 (DMTS) 等寡聚硫化物。这些化合物会模拟腐烂物质所发出的化学信号。虽然这些化合物已知源于细菌对含硫氨基酸的分解，但花朵产生这些化合物的生物学机制则基本不清楚。为探其究竟，Yudai Okuyama 对细辛属植物的花朵进行了研究；这些花朵有着形形色色的形态与气味——人们认为，这些演变出来的特性为了吸引各类传粉昆虫。

通过比较基因组学和功能分析，Okuyama 等人发现，这种由花朵释放的二甲基二硫（DMDS）与硒结合蛋白家族中一个基因的表达有关。在人体中的相关蛋白 SELENBP1 通常能够解毒甲硫醇（甲硫醇是一种具刺鼻臭味的化合物），它是临床上造成口臭的根本原因。该蛋白可通过将甲硫醇转化为危害较小的物质而将其解毒。Okuyama 等人在细辛属植物中发现了三种不同类型的甲硫醇氧化酶基因——SBP1、SBP2 和 SBP3。通过在细菌中表达这些基因并测试其酶促功能，他们发现 SBP1 会催化一种独特的反应：它并未解毒甲硫醇，而是将其转化为二甲基二硫 (DMDS)。这种能力源于 SBP1 中少量氨基酸的改变，使其酶促功能从甲硫醇氧化酶 (MTOX) 转变为二硫化物合成酶 (DSS)。这种禀赋似乎会在至少三个互不相关的植物谱系中独立演化而成，表明它是由相似的生态压力所导致的趋同进化。Lorenzo Caputi 和 Sarah O’Conner 在相关的《视角》中写道：“值得注意的是，尽管甲硫醇氧化（一种远古的酶活性）也见于人类，但只有植物演变出了寡聚硫化物合成酶的活性。这可能是因为植物不断承受着演化压力，它们需要有复杂的化学反应来实现沟通和防御功能。”