لعقود، عرف العلماء أن النباتات يمكنها إطلاق مركبات عضوية متطايرة - إشارات كيميائية محمولة جواً - لاستدعاء الأعداء الطبيعيين للكائنات التي تأكلها، مثل اليرقات. ما لم يعرفوه هو بالضبط كيف تترجم النبات الفعل الجسدي للأكل إلى إشارة استغاثة محددة تستدعي المفترس. الآن، بعد سنوات من التجارب على نباتات الفاصوليا الشائعة في المختبر وفي الحقول الزراعية في أواكساكا، المكسيك، حدد فريق بقيادة عالم الأحياء في جامعة واشنطن آدم شتاينبرنر مستقبلًا مناعيًا واحدًا يدير نظام الدفاع المضاد لليرقات.
عندما تتغذى حشرة عاشبة مثل اليرقة على نبات، فإنها تدخل لعابها مباشرة إلى أنسجة النبات التالفة. يحتوي هذا اللعاب على أدلة بيولوجية تسمى HAMPs: أنماط جزيئية مرتبطة بالعواشب. أحد جزيئات HAMPs هو ببتيد يسمى إنسيبتين، وهناك جزء من 11 حمضًا أمينيًا من الإنسيبتين يُسمى In11. كلاهما يتبين أنه جزء من إنزيم ATP سينثاز الموجود في البلاستيدات الخضراء - أساسًا قطعة من أحد بروتينات النبات نفسها. بينما تبتلع اليرقة الورقة، تقوم إنزيمات أمعائها بتقطيع محركات الخلايا النباتية وقطعها، بما في ذلك In11، ويتم تقيؤها مرة أخرى على سطح الورقة، وإن كان بتركيزات صغيرة للغاية.
على مدى ملايين السنين، طورت نباتات مثل الفاصوليا الشائعة مستقبلًا متخصصًا على سطح الخلية يسمى مستقبل الإنسيبتين لاكتشاف In11. عندما يتفاعل هذا المستقبل مع In11، فإنه يطلق سلسلة إشارات في خلايا النبات، مما يبدأ الاستجابات المناعية. لكن إثبات أن هذا المستقبل المحدد هو المسؤول عن إطلاق الإشارات المستدعية للمفترس كان صعبًا للغاية. يقول شتاينبرنر: "كنا متحمسين لفعل ذلك، لكننا كنا بحاجة إلى نباتات مقارنة مثالية - نباتات تفتقر إلى المستقبل مقابل تلك التي لديها المستقبل السليم".
كانت المشكلة أن نباتات الفاصوليا الشائعة يصعب تعديلها وراثيًا بشكل ملحوظ، لذا كانت التقنيات الحديثة المعتادة مثل إسكات الجينات غير مطروحة. كما كان اختيار نبات أسهل في التعديل غير مطروح، لأن المستقبل موجود فقط في أنواع معينة من الفاصوليا. للتغلب على ذلك، كان على فريقه إدخال التعديلات التي يحتاجونها بالطريقة القديمة - من خلال التربية الانتقائية. كانت الخطوة الأولى هي العثور على نبات فاصوليا شائع بمستقبل In11 مكتوم. قاموا بفحص مجموعة ضخمة من الفاصوليا الأمريكية الوسطى، بحثًا عن أصناف فشلت في إنتاج غاز الإيثيلين، وهو مؤشر إجهاد نباتي كلاسيكي، عند التعرض لـ In11. من بين 89 صنفًا تم اختبارها، وجدوا اثنين تجاهلا الببتيد تمامًا. من هذين، اختاروا سلالة هندوراسية تسمى W6 13807.
عندما قام الباحثون بتسلسل جينوم هذه الفاصوليا غير الحساسة، وجدوا أنها تحتوي على حذف طبيعي مكون من 103 زوجًا قاعديًا في الجين الذي يشفر مستقبل الإنسيبتين. هذا الطفرة تحذف قطعة حاسمة من المستقبل، مما يؤدي إلى بروتين مبتور غير وظيفي. لاختبار تأثير هذا المستقبل المختل على دفاعات النبات، بدأ الفريق في تربية النباتات لتجربتهم. من خلال سلسلة من التهجينات الجينية والتهجينات الراجعة بين الطافرة وصنف فاصوليا قياسي كان مستجيبًا لـ In11، أنشأوا نباتات شقيقة كانت متطابقة وراثيًا تقريبًا باستثناء وجود أو عدم وجود مستقبل الإنسيبتين الوظيفي. يتذكر شتاينبرنر: "كنا مجرد مربين واستغرق ذلك عدة سنوات".
عندما تم وضع هاتين الشقيقتين جنبًا إلى جنب في المختبر وفي الحقل، كانت عواقب وجود إنذار إنسيبتين معطل وخيمة على نباتات الفاصوليا. أولاً، فحص الباحثون الدفاعات المباشرة - التغيرات الكيميائية والفيزيائية التي يخضع لها النبات لجعل أوراقه أقل استساغة لليرقات وبالتالي إعاقة نموها. عندما تغذت اليرقات على الفاصوليا الطافرة ذات مستقبلات الإنسيبتين غير النشطة، كان لها يوم ميداني. على مدى فترة تغذية مدتها خمسة أيام، كان معدل نموها أعلى بنسبة تزيد عن 70 في المائة مقارنة بالنباتات ذات المستقبل الوظيفي.