Генетики расшифровали ДНК первого цветкового растения на Земле
Наибольший интерес для эволюционных биологов представляют те растения и животные, которые являются связующими звеньями между классами и родами. Секвенирование генома этих "звеньев" позволяет понять, как и при каких условиях в ходе эволюции различные виды приобретали свои характерные свойства и почему преобразовывались из одного в другой.
Среди растений есть уникальный представитель такого связующего звена. Это амборелла, первое в мире покрытосеменное или цветковое растение. Амборелла произрастает в естественных условиях только в одном месте на Земле — в Новой Каледонии, острове в южной части Тихого океана. Репродуктивные структуры растения заключены в листочки, представляющие собой гибрид между лепестками и листьями.
Международная команда генетиков на протяжении нескольких лет занималась расшифровкой генома единственного вида − амбореллы волосистоножковой (Amborella trichopoda). Работа проходила в рамках проекта Amborella Genome Project.
Способность амбореллы создавать дупликаты своих хромосом стала ключевой в истории эволюции цветковых (фото Sangtae Kim).
"Филогенетически амборелла соответствует утконосам и однопроходным в царстве животных", — поясняет ведущий автор исследования Клод де Памфили (Claude de Pamphilis), эволюционный биолог из университета Пенсильвании.
Подобно тому, как расшифрованный геном утконоса помог биологам понять, как появились первые млекопитающие, расшифровка ДНК амбореллы позволила разобраться в ранней эволюции растений и появлении первых цветковых более 200 миллионов лет назад. Помимо этого учёным удалось описать общего предка цветковых и голосеменных растений. К последним относятся не менее распространённые сегодня на нашей планете хвойные деревья.
Расшифровав геном амбореллы, исследователи сравнили данные с информацией о других растениях. Анализ показал, что предок всех цветковых приобрёл копию своего генома — это свойство называется полиплоидией. Полиплоидными являются многие современные представители класса покрытосеменных растений, к примеру, картофель имеет от двух до шести копий каждой хромосомы. Однако учёные утверждают, что именно амборелла стала первым полиплоидом среди цветковых и передала это свойство своим эволюционным потомкам.
Де Памфили, который возглавлял исследовательскую группу с 2011 года, сообщает в пресс-релизе, что способность амбореллы создавать дупликаты своих хромосом стала ключевой в истории эволюции цветковых. Изменения в "лишних" генетических копиях спровоцировали появление новых видов цветковых. Это в конце концов привело к тому разнообразию, которое мы наблюдаем сегодня.
Сами цветы у растений появились вследствие возникновения целой новой "коллекции" генов в хромосомных копиях (фото Sangtae Kim).
Сами цветы у растений появились вследствие возникновения целой новой "коллекции" генов в хромосомных копиях. Как показал анализ ДНК амбореллы, это произошло после того, как цветковые отделились от голосеменных растений. Около четверти генов, ответственных за цветение, уникальны для покрытосеменных, то есть не имеют никаких аналогов у голосеменных. В то же время остальные три четверти генов из этого набора являются общими для предка и того, и другого класса.
Впрочем, доказать напрямую причастность полиплоидности к видовой диверсификации (расширению разнообразия и увеличению количества видов) не удастся. Этот вывод, высказанный авторами исследования в статье, которая вышла в журнале Science, является логическим умозаключением из анализа генетического кода растения.
