Symbiosetrikset kan altså være en slags avsporing fra plantenes immunsystem, og funnet kan kanskje hjelpe forskere med å finne ut hvordan de kan endre andre planter genetisk slik at de får den samme egenskapen.

Bytter ammoniakk mot karbohydrater

Noen få planter, inkludert erter, bønner og kløver, danner symbiotiske forhold med bakterier som omformer nitrogen fra atmosfæren til ammoniakk, som er et næringsstoff for plantene. I gjengjeld for ammoniakken gir plantene karbohydrater til bakteriene, som får lov å bo i rotknollene på røttene deres.

Reseptormolekylet i plantene som svarer på bakterienes forespørsel om å få slå seg ned i rotknollene, er nå identifisert i erteplanter og i planten blålusern. Oppdagelsen er gjort ved The Hungarian Academy of Sciences, av Georgy Kiss og hans kollegaer. De kaller proteinet NORK.

Denne typen symbiose mellom planter og nitrogenfikserende bakterier har utviklet seg relativt nylig, innenfor rammen av de siste 100 millioner årene. Dette er et triks som er unikt for en plantegruppe som inkluderer belgplanter og kløver.

Belgplantene gir næring til jorda

Belgplantene er en unik plantefamilie - de gjemmer frøene sine i belger (kløver, erter, bønner, linser, lupiner, soyabønner eller peanøtter). Belgplantene har et spesielt forhold til bakterier i jorda som er i stand til å omforme nitrogen fra lufta, slik at det kan brukes av planter og dyr. Prosessen kalles biologisk nitrogenfiksering. På grunn av denne spesielle egenskapen gir disse plantene næring til jorda, og til dyrene som spiser dem.

I økologisk jordbruk ønsker man seg for eksempel mye kløver i enga, som en erstatning for kunstig gjødsel. Kløver lever i symbiose med nitrogenfikserende bakterier. De danner knoller på røttene, og får energi fra fotosyntesen i kløverbladene til å binde nitrogenet. Symbiosen mellom kløver og bakterier gjør kløveren selvforsynt med nitrogen. Kløver som underkultur, for eksempel på en kornåker, har derfor en gjødselvirkning. Kløver i eplehagen gir flere epler.

Vil gi andre planter symbiosegener

- Når man så har funnet NORK, og genet som koder for dette proteinet, er det åpenbare skrittet videre å utvide nitrogenfiksering til ikke-symbiotiske åkerplanter, sier Kiss.

Syntetisk gjødsel forbedrer utbyttet fra åkeren, men produksjonen og bruken er skadelig for miljøet - mens kløverenga “gjødsler” seg selv og plantene rundt naturlig.

Men Kiss minner om at det å endre hvete, mais eller risplanter slik at de kan samarbeide med nitrogenfiksererne er et langsiktig mål, og krever en sammensatt biologisk prosess.

En eldre og vanligere symbioseform

Selv om symbiosen med nitrogenfikserende bakterier er relativt ny, tyder fossilt og genetisk materiale imidlertid på at planter formet gjensidig nyttige forhold med mikrober helt fra begynnelsen. Det handler her om en litt annen type symbiose; nemlig med sopprot, også kalt mykorrhiza. Denne soppen samler opp sjeldne næringsstoffer, inkludert forsforholdige stoffer, og bytter dem så mot karbohydrater.

Minst 85 prosent av dagens planter er avhengige av mykorrhiza. Men ulikt de mer dramatiske rotknutene skapt av nitrogenfikserende bakterier, er det eneste tegnet på denne symbiosen en ørliten forandring av plantens små rothår - de snurrer seg rundt hverandre når bakteriene flytter inn. Den nesten usynlige endringen er kanskje grunnen til at denne viktige prosessen er så lite studert.

Reseptorene er de samme

Ved John Innes Centre i Norwich i Storbritannia, har man funnet reseptoren som er avgjørende for symbiosen mellom planter og mykorrhiza, og man har gitt reseptoren navnet SYMRK. Overraskende nok er dette det samme proteinet som NORK.

- Dette kan tyde på at det genetiske programmet for å samarbeide med mikroorganismer har dype røtter i plantegenomet, sier Martin Parniske ved John Innes Centre til Nature. Han mener det virker fornuftig at planter har gjenopptatt og modifisert en eldgammel genetisk vei for å opprette samarbeidet med nitrogenfikserende bakterier, heller enn å skape noe nytt.

Proteinet fungerer som forsvar - også hos pattedyr

Proteiner som NORK eller SYMRK hjelper også med å beskytte plantene mot skadelige mikrober. I følge Kiss kan dette tyde på at NORK kan være involvert i å undertrykke gener som vanligvis er “skrudd på” i en plantes beskyttelse mot infeksjon.

Noe som overrasker enda mer er at lignende proteiner i pattedyr utgjør deler av det medfødte immunsystemet, som også medierer forsvaret mot mikrober. Disse parallellene kan tyde på at egenskapen til å skaffe seg allierte stammer fra en egenskap til å identifisere fiender, skriver Nature på sine nettsider.