Поля, покрытые ледяной коркой, и мерцающие полузасушливые равнины требуют от растений противоположных стратегий выживания, но один и тот же геном пшеницы справляется и с тем, и с другим, включая в работу разные стрессовые программы, зашитые в ДНК. Вместо одной жестко заданной реакции культура запускает модульные генетические сценарии: один для холода, другой для засухи.
При понижении температуры пшеница активирует сеть холодового ответа, в центре которой стоят транскрипционные факторы, связывающие С‑повтор. Этот путь меняет липидный состав плазматической мембраны и стабилизирует клетки, подверженные образованию льда. Программа повышает уровень совместимых осмолитов, утолщает клеточные стенки и подстраивает базовый уровень метаболизма, чтобы фотосинтетический аппарат оставался работоспособным, даже когда вода в тканях почти замерзает. Рост замедляется, энергия перенаправляется на синтез защитных белков, таких как факторы поздней эмбриогенеза, а дыхание настраивается так, чтобы свести к минимуму образование повреждающих активных форм кислорода.
При нехватке воды запускается уже другой сценарий. Усиливается сигналинг абсцизовой кислоты, включаются факторы, связывающие элементы засухоответа, и начинается волна экспрессии генов, которая сужает устьица, усиливает отток ресурсов в корневую систему и поддерживает осмотическую подстройку. Регуляция аквапоринов, накопление пролина и изменения в гидравлической проводимости ксилемы помогают сохранять тургор, одновременно экономя воду. Поскольку холодовой и засушливый модули частично независимы, но разделяют общие сигнальные узлы, селекционеры могут сочетать аллели, меняющие пороги срабатывания стрессовых реакций. Так удается создавать линии пшеницы с более широким диапазоном адаптации, не расплачиваясь за это резким падением урожайности в мягких условиях.
Одно и то же поле, то покрытое белой коркой, то мерцающее в жарком мареве, «читает» один и тот же геном двумя противоположными способами, будто бы не меняет автора, а просто перелистывает страницы молекулярного сценария.
