Fusarium xylarioides, një kërpudhat e lindur nga toka shkakton "sëmundjen e tharjes së kafesë" që ka një histori të shkaktimit të dëmeve të konsiderueshme në kulturat e kafesë. Pati shpërthime të sëmundjes në vitet 1920, të cilat u menaxhuan në mënyrë të përshtatshme. Megjithatë, sëmundja u ribashkua në kohën e duhur duke çuar në shpërthime që shkaktuan dëme të rënda të të korrave. Studimet e mëparshme kishin treguar se specia shkaktare e kërpudhave mund të ketë evoluar duke marrë gjene nga specie të ngjashme. Një studim i botuar më 5 dhjetor 2024 ka konfirmuar se rishfaqja e shpërthimeve të sëmundjes së tharjes së kafesë ishte për shkak të transferimeve horizontale të gjeneve nga speciet kërpudhore të lidhura Fusarium oxysporum te lloji shkaktar Fusarium xylarioides, gjë që lejoi speciet kërpudhore shkaktare të evoluonin dhe të fitonin të përshtatshme tipare për të infektuar të korrat që çojnë në rishfaqjen e shpërthimeve dhe dëmtimit të bimëve të kafesë.
Në inxhinierinë gjenetike, gjen ose ADN-ja e re transferohet artificialisht në qelizën e një organizmi duke përdorur vektorë të tillë si plazmidet ose viruset e modifikuar për të futur aftësi të reja në një organizëm.
Në natyrë, transferimi i gjeneve ose transmetimi i informacionit gjenetik ndodh gjatë riprodhimit vertikalisht nga prindërit tek pasardhësit brez pas brezi. Ky është një tipar i zakonshëm tek eukariotët që u mundëson atyre të fitojnë variacion për përshtatje dhe evolucion. Në prokariotët si në bakteret, megjithatë, materialet gjenetike transferohen horizontalisht (ose anash) midis organizmave të të njëjtit brez pa përfshirë riprodhimin. Ky quhet transferim horizontal i gjeneve (HGT) dhe është e vetmja mënyrë që bakteret mund të fitojnë gjene të reja për t'iu përshtatur presioneve negative të seleksionimit dhe për të evoluar për mbijetesë. Kjo mund të ndodhë me transferimin e ADN-së nga mjedisi dhe integrimin e saj në kromozom ose plazmid bakterial (transformim). Gjenet gjithashtu mund të transferohen horizontalisht nga një bakter në tjetrin me anë të virusit ose bakteriofagëve që infektojnë bakteret (transduksioni), ose me transferim të drejtpërdrejtë horizontal të gjeneve nga një qelizë bakteriale dhuruese në një qelizë marrëse nëpërmjet pilusit seksual (konjugim).
Megjithëse vërehet kryesisht te prokariotët, transferimi horizontal i gjeneve shoqërohet gjithashtu me eukariotët. Endosimbioza dihet se ka luajtur një rol në evolucionin eukariotik përmes transferimit të gjenit bakteri-eukariot. Janë dokumentuar disa raste të transferimit të gjenit eukariot-eukariot.
Fenomeni i transferimit horizontal të gjeneve është i rëndësishëm sepse kontribuon në evolucion. Për shembull, Kjo është përgjegjëse për zhvillimin e shtameve rezistente ndaj antibiotikëve/rezistente ndaj shumë ilaçeve të baktereve që është një çështje kryesore e shëndetit publik. Në bujqësi, roli i transferimit horizontal të gjeneve midis specieve kërpudhore të lidhura ka qenë prej kohësh i dyshuar në rishfaqjen e shpërthimeve të sëmundjes së tharjes së kafesë.
Sëmundja e djegies së kafesë
Kafeja është një kulturë e rëndësishme tregtare. Madhësia e tregut të saj global vlerësohet të jetë rreth 223 miliardë dollarë. Bima e kafesë i përket gjinisë Coffea. Ka shumë lloje, por speciet Arabica dhe Robusta janë më të njohurat që përbëjnë pjesën më të madhe të prodhimit global. Kafe arabike përbën 60–80% të prodhimit botëror të kafesë, ndërsa Coffeea canephora (i njohur zakonisht si Coffea Robusta) përbën rreth 20-40%.
Sëmundja e tharjes së kafesë shkaktohet nga një kërpudhat e lindur nga toka Fusarium xylarioides e cila fiton hyrjen përmes rrënjëve të kulturës për të kolonizuar ksilemën duke degraduar muret qelizore për lëndë ushqyese. Ajo bllokon marrjen e ujit që çon në vyshkjen e bimëve. Kërpudhat e lidhura Fusarium oxysporum është gjithashtu një patogjen i lindur nga toka që përhapet nëpër tokën e infektuar dhe është përgjegjës për sëmundjen e vyshkjes në shumë kultura, si sëmundja e Panamasë në banane, vyshkja vaskulare e domates etj. F. oxysporum jeton në bimë të tjera (të tilla si bananet) të ndërthurura me kafe për hije, por ndan kafenë si mikpritëse me F. xylarioides.
Që nga vitet 1920, të korrat e kafesë në Afrikë kanë pësuar shpërthime periodike të sëmundjes së tharjes me ndikim të dëmshëm në kafe. prodhim dhe jetesën e fermerëve, veçanërisht në Etiopi dhe Afrikën Qendrore. Shpërthimet më të hershme në vitet 1920 u menaxhuan me sukses duke përdorur mjete të përshtatshme, megjithatë sëmundja u rishfaq në vitet 2000. Bëri kërpudhat shkaktare Fusarium xylarioides i nënshtrohen evolucionit pas shpërthimeve fillestare në vitet 1920, në mënyrë që të rritet aftësia për të infektuar bimët e kafesë duke çuar në rishfaqjen e shpërthimeve? Ka pasur indikacione nga studimet se F. xylarioides gjenet e fituara për të rritur aftësinë për të infektuar.
Studimi historik i gjenomikës i botuar në vitin 2021 mbështeti idenë se bimët e kafesë arabica dhe robusta përvetësuan pjesërisht gjene të dallueshme efektore nëpërmjet transferimit horizontal nga F. oxysporum. Gjenet efektore kodojnë molekulat e përfshira në krijimin e sëmundjes. Këto gjene shprehen gjatë gjithë ciklit jetësor të kërpudhave për të mbështetur procesin e sëmundjes.
Në studimin e fundit të publikuar më 5 dhjetor 2024, studiuesit kryen analizë gjenomike krahasuese të 13 shtameve historike të F. oxysporum për të kuptuar se si sëmundja e vyshkjes evoluoi kërpudhat dhe u përshtat me bimët e saj të kafesë pritëse. U konstatua se F. Xylarioides ka katër prejardhje të dallueshme: një e përshtatur për bimët e kafesë arabica, një e përshtatur për bimët e kafesë robusta dhe dy prejardhje historike që jetonin në lloje të ngjashme kafeje. Më tej, këto shtame kishin fituar gjene kritike nga të lidhura F. oxysporum, e cila mundësoi shkaktimin e sëmundjes F. xylarioides për të prishur muret qelizore të bimëve të kafesë për të shkaktuar sëmundjen e vyshkjes. Transferimi i gjenit horizontal eukariot-eukariot nga F. oxysporum në F. xylarioides lejoi të parën të infektonte në mënyrë efektive bimët e kafesë duke bërë të mundur rishfaqjen e sëmundjes së tharjes së kafesë.
Ky kuptim se si shkaktohet sëmundja mund të jetë i dobishëm në rregullimin e praktikave bujqësore dhe menaxhimin më efektiv të sëmundjeve të bimëve.
***
Referencat:
- Universiteti i Kolorados Denver. Transferimi Horizontal i Gjenit – Udhëzues për Aktivitetet. Në dispozicion në https://www.ucdenver.edu/docs/librariesprovider132/a-sync_sl/genetics/upload-2/bacterial-genetics/horizontal-gene-transfer-activity-guide.pdf
- Keeling, P., Palmer, J. Transferimi horizontal i gjenit në evolucionin eukariotik. Nat Rev Genet 9, 605–618 (2008). https://doi.org/10.1038/nrg2386
- Peck, LD, etj. Gjenomika historike zbulon mekanizmat evolucionar pas shpërthimeve të shumta të patogjenit të djegies së kafesë specifike për bujtësin Fusarium xylarioides. BMC Genomics 22, 404 (2021). Publikuar: 04 Qershor 2021. DOI: https://doi.org/10.1186/s12864-021-07700-4
- Peck LD, et al. Transferimet horizontale midis specieve fungale Fusarium kontribuan në shpërthimet e njëpasnjëshme të sëmundjes së tharjes së kafesë. PLoS Biologji. Publikuar: 5 dhjetor 2024. DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3002480
***
