दशकों से वैज्ञानिक जानते हैं कि पौधे वाष्पशील कार्बनिक यौगिक छोड़ सकते हैं - मूलतः हवाई रासायनिक संकेत - ताकि वे अपने खाने वालों, जैसे कैटरपिलर, के प्राकृतिक दुश्मनों को बुला सकें। वे यह नहीं जानते थे कि पौधा खाए जाने की भौतिक क्रिया को एक विशिष्ट, शिकारी-बुलाने वाले संकट संकेत में कैसे अनुवाद करता है। अब, प्रयोगशाला और मेक्सिको के ओक्साका के कृषि क्षेत्रों में आम बीन पौधों के साथ वर्षों के प्रयोग के बाद, वाशिंगटन विश्वविद्यालय के जीवविज्ञानी एडम स्टीनब्रेनर के नेतृत्व में एक टीम ने एक एकल इम्यून रिसेप्टर की पहचान की है जो एंटी-कैटरपिलर रक्षा प्रणाली का संचालन करता है।

जब एक शाकाहारी कीट जैसे कैटरपिलर पौधे को खाता है, तो वह अपनी लार सीधे पौधे के क्षतिग्रस्त ऊतकों में डालता है। इस लार में HAMPs नामक जैविक सुराग होते हैं: हर्बिवोर-एसोसिएटेड मॉलिक्यूलर पैटर्न। HAMPs अणुओं में से एक इन्सेप्टिन नामक पेप्टाइड है, और इन्सेप्टिन का एक 11-अमीनो एसिड खंड है जिसे In11 कहा जाता है। दोनों क्लोरोप्लास्ट में पाए जाने वाले ATP सिंथेज़ का एक टुकड़ा निकलते हैं - मूलतः पौधे के अपने प्रोटीन का एक टुकड़ा। जैसे ही कैटरपिलर पत्ती को निगलता है, उसकी आंत के एंजाइम पौधे के सेलुलर इंजन और उनके टुकड़ों को काटते हैं, और In11 सहित उनके टुकड़े पत्ती की सतह पर वापस उगल दिए जाते हैं, हालांकि अत्यंत कम सांद्रता में।

लाखों वर्षों में, आम बीन जैसे पौधों ने In11 का पता लगाने के लिए एक विशेष कोशिका-सतह रिसेप्टर विकसित किया है जिसे इन्सेप्टिन रिसेप्टर कहा जाता है। जब यह रिसेप्टर In11 के साथ संपर्क करता है, तो यह पौधे की कोशिकाओं में एक सिग्नलिंग कैस्केड शुरू करता है, प्रतिरक्षा प्रतिक्रियाएं शुरू करता है। हालांकि, यह साबित करना कि यह विशिष्ट रिसेप्टर शिकारी-बुलाने वाले संकेतों को जारी करने के लिए जिम्मेदार है, बेहद मुश्किल था। "हम ऐसा करने के लिए उत्साहित थे, लेकिन हमें सही तुलना पौधों की आवश्यकता थी - रिसेप्टर की कमी वाले पौधे बनाम जिनमें अक्षुण्ण रिसेप्टर है," स्टीनब्रेनर कहते हैं।

समस्या यह थी कि आम बीन पौधों को आनुवंशिक रूप से संशोधित करना कुख्यात रूप से कठिन है, इसलिए जीन साइलेंसिंग जैसी सामान्य आधुनिक तकनीकें उपलब्ध नहीं थीं। आसानी से संशोधित होने वाले पौधे को चुनना भी संभव नहीं था, क्योंकि रिसेप्टर केवल कुछ बीन प्रजातियों में मौजूद है। इससे निपटने के लिए, उनकी टीम को पुराने तरीके से आवश्यक संशोधनों को शामिल करना पड़ा - चयनात्मक प्रजनन के माध्यम से। पहला कदम एक ऐसा आम बीन पौधा ढूंढना था जिसमें म्यूटेड In11 रिसेप्टर हो। उन्होंने मेसोअमेरिकन बीन्स के एक विशाल पैनल की जांच की, ऐसी किस्मों की तलाश में जो In11 के संपर्क में आने पर एथिलीन गैस, एक क्लासिक पौधा तनाव संकेतक, का उत्पादन करने में विफल रहीं। परीक्षण की गई 89 किस्मों में से, उन्होंने दो पाईं जिन्होंने पेप्टाइड को पूरी तरह से नजरअंदाज कर दिया। इन दोनों में से, उन्होंने W6 13807 नामक एक होंडुरन स्ट्रेन चुना।

जब शोधकर्ताओं ने इस असंवेदनशील बीन के जीनोम का अनुक्रमण किया, तो उन्होंने पाया कि इसमें इन्सेप्टिन रिसेप्टर को एनकोड करने वाले जीन में एक प्राकृतिक रूप से होने वाला 103-बेस-पेयर विलोपन है। यह उत्परिवर्तन रिसेप्टर का एक महत्वपूर्ण हिस्सा हटा देता है, जिसके परिणामस्वरूप एक छोटा, गैर-कार्यात्मक प्रोटीन बनता है। पौधे की रक्षा पर इस निष्क्रिय रिसेप्टर के प्रभाव का परीक्षण करने के लिए, टीम ने अपने प्रयोग के लिए पौधों का प्रजनन शुरू किया। उत्परिवर्ती और In11 के प्रति प्रतिक्रियाशील एक मानक बीन वेरिएंट के बीच आनुवंशिक क्रॉस और बैकक्रॉस की एक श्रृंखला के माध्यम से, उन्होंने सहोदर पौधे बनाए जो कार्यात्मक इन्सेप्टिन रिसेप्टर की उपस्थिति या अनुपस्थिति को छोड़कर आनुवंशिक रूप से लगभग समान थे। "हम सिर्फ प्रजनक थे और इसमें कई साल लग गए," स्टीनब्रेनर याद करते हैं।

जब इन दो सहोदरों को प्रयोगशाला और क्षेत्र में एक साथ रखा गया, तो टूटे हुए इन्सेप्टिन अलार्म के परिणाम बीन पौधों के लिए काफी गंभीर थे। पहले, शोधकर्ताओं ने प्रत्यक्ष रक्षा की जांच की - रासायनिक और भौतिक परिवर्तन जो पौधा अपनी पत्तियों को कैटरपिलर के लिए कम स्वादिष्ट बनाने और इस प्रकार उनकी वृद्धि को बाधित करने के लिए करता है। जब कैटरपिलर ने निष्क्रिय इन्सेप्टिन रिसेप्टर वाले उत्परिवर्ती बीन्स को खाया, तो उन्होंने खूब मौज-मस्ती की। पांच दिनों की भोजन अवधि में, उनकी वृद्धि दर कार्यात्मक रिसेप्टर वाले पौधों की तुलना में 70 प्रतिशत से अधिक थी।