Ксилема (тип проведеної тканини) у рослин утворюється завдяки дії гетеродимера (молекули з двох різних частин) TMO5/LHW, який керує розвитком майбутніх компонентів судин. Обидва білки окремо існували задовго до появи тканин, а свої нинішні функції набули одночасно з появою судинних рослин. Тоді ж виникла необхідність їх з'єднання в дімер. Стаття про еволюцію і механізм роботи TMO5 і LHW опублікована в.
Водорості поглинають воду всією поверхнею, і по їх організму рідина пересувається через отвори в клітинних стінках (симпластний шлях). Вищі, тобто наземні рослини, в переважній більшості випадків не занурені всім тілом у воду, тому ті клітини, які отримують цю рідину, повинні передавати її іншим частинам організму.
Однак на суші передачі по симпласту заважає сила тяжкості: отвори в клітинних стінках (плазмодесми) занадто маленькі, щоб вода проходила через них з достатньою швидкістю і могла побороти гравітацію. Тому в якийсь момент у рослин з'явилися провідні тканини, в яких для прискорення струму води плазмодесми сильно збільшені або навіть зруйновані деякі поверхні клітинних стінок. Найчастіше в таких тканинах тяжкі клітини розташовані вертикально і утворюють подобу труб. У загальному випадку чим більш еволюційно просунута рослина, тим менше перешкод для руху рідини в її «трубах». Особливо це стосується ксилеми - провідної тканини, по якій рідина від коріння піднімається в інші частини рослини. У найбільш сучасному варіанті основні її клітини мертві, оболонки між їх верхніми і нижніми кінцями відсутні, в результаті чого з декількох колишніх самостійних клітин утворюються порожні судини.
Молекулярні механізми, які забезпечили виникнення провідної тканини і, зокрема, ксилеми, зрозумілі не до кінця. У примітивних наземних рослин є окремі водоносні клітини, і їх утворенням керує стародавній еволюційно консервативний білок-фактор транскрипції NAC. Його ортолог (так називають однойменні білки у різних організмів) бере участь у формуванні ксилеми біля квіткової рослини арабідопсису, і при цьому виходить набагато більш складна тканина. Така відмінність наводить на думки, що освіта судин у вищих рослин регулюється ще якимось, поки не відомим, фактором.
Дослідники з Вагенінгенського університету (Нідерланди) і Гентського університету (Бельгія) звернули увагу на те, що у арабідопсису розвитком клітин майбутніх судин ксилеми управляє гетеродимер з білків TARGET OF MONOPTEROS 5 (TMO5) і LONESOME HIGHWAY (LHW).
Вчені порівняли набори амінокислот у цих білках і послідовності нуклеотидів відповідних генів у 75 видів рослин з основних груп: зелені водорості (хламідомонада Рейнгардта), червоні водорості (), харові водорості (), антоцеротові (), печінковики (маршанція мінлива), мхи (), хвощевидні (), плауновидні (), папоротникові (), голосеменні (ель Енгельмана), примітивні квіткові (амборелольні), двудольні (арабні) Потім вони зіставили дані про білки і гени з систематичним положенням кожного розглянутого виду.
Виявилося, що білки TMO5 і LHW з'явилися задовго до виходу рослин на сушу: їх ортологи є вже у харових водоростей. Однак фукції факторів транскрипції вони починають виконувати тільки у наземних рослин. Притому у печінковців в цій якості працює тільки TMO5, а у судинних рослин - ще й LHW. Дімер ці білки формують лише у представників судинних (тобто у плауновидних, хвощевидних, папоротиковидних, голосеменних і покритосемінних). Як показали експерименти на арабідопсисі, тільки при з'єднанні TMO5 і LHW забезпечують правильний розвиток судин ксилеми.
Також дослідники виявили, які особливості будови цих білків дозволяють їм утворювати дімери. Поперемінно видаляючи різні фрагменти (домени) LONESOME HIGHWAY і TARGET OF MONOPTEROS 5 і змінюючи амінокислотний склад цих фрагментів у спеціально виведених ліній арабідопсису, автори показали, що змінюючи Амінокислотний склад цих фрагментів і потреба. В ортологічного білка маршанції таких мутацій немає, і ACT-подібний домен має іншу структуру.
Вказані білки забезпечують насамперед ділення і зростання клітин майбутніх судин у ширину. Це не єдиний процес, який забезпечує нормальне формування ксилеми. Однак зміна й поява інших молекул і сигнальних шляхів, залучених до розвитку судин, не пов'язана в часі з виникненням цих структур провідної тканини і виходом рослин на сушу. Тому автори припускають, що регуляція з боку TMO5 і LHW послужила ключовим стимулом для утворення судин.
Рослини виробляють самі собі білки для найбільш незвичайних потреб. Так, аналоги TOPLESS-білків забезпечують реакцію на летючі речовини, а подоба пам'яті у рослин, ймовірно, існує за рахунок прионоподібних молекул.