|
Как растения пережили уничтожение динозавров
|
|
|
|
Когда 66 миллионов лет назад на Землю упал астероид размером с Эверест, он уничтожил всех нептичьих динозавров и примерно треть жизни на планете. Но многие растения пережили это опустошение. В новом исследовании, опубликованном в журнале Cell, ученые показывают, что случайное дублирование геномов — естественное явление — могло помочь многим цветковым растениям пережить одни из самых экстремальных экологических потрясений в истории Земли.
|
|
|
|
Эта стратегия может помочь растениям адаптироваться к быстрым климатическим изменениям, происходящим сегодня.
|
|
|
|
Как дополнительные геномы дают растениям преимущество
|
|
|
|
«Дублирование всего генома часто рассматривается как эволюционный тупик в стабильных условиях», — говорит автор Ив Ван де Пеер из Гентского университета в Бельгии. «Но в суровых условиях оно может дать неожиданные преимущества».
|
|
|
|
Большинство организмов имеют два набора хромосом, по одному от каждого родителя. Однако у цветковых растений многие виды имеют дополнительные наборы хромосом в результате случайной дупликации всего генома. Например, большинство культивируемых бананов имеют три набора хромосом, в то время как у пшеницы их может быть до шести, что известно как полиплоидия.
|
|
|
|
|
|
|
Дупликация всего генома происходит у растений относительно часто и может быть дорогостоящей. Более крупные геномы требуют больше питательных веществ для поддержания, увеличивают риск приобретения вредных мутаций и влияют на фертильность. По этим причинам лишь небольшая часть дублированных геномов сохраняется и передается из поколения в поколение в дикой природе.
|
|
|
|
С другой стороны, дупликация генома может увеличивать генетическое разнообразие, и гены могут развивать новые функции. Эти изменения могут помочь организмам лучше переносить стресс, такой как жара или засуха.
|
|
|
|
Связь древних геномов с прошлыми кризисами
|
|
|
|
Чтобы понять, почему некоторые дублированные геномы сохраняются, Ван де Пеер и его команда проанализировали геномы 470 видов цветковых растений, создав один из крупнейших наборов данных такого рода. Они искали блоки генов, которые встречаются почти в идентичных парах — маркер прошлых событий дупликации всего генома. Затем они сравнили данные с информацией из 44 ископаемых растений, чтобы оценить, когда произошли эти дупликации.
|
|
|
|
Их анализ выявил поразительную закономерность. Исследователи обнаружили, что гены, сохраняющиеся с течением времени, как правило, происходят из дупликаций всего генома во время крупных периодов экологических потрясений.
|
|
|
|
К ним относятся массовое вымирание, вызванное астероидом 66 миллионов лет назад, несколько периодов глобального похолодания, когда экосистемы разрушались, и палеоценово-эоценовый термический максимум (ПЭТМ) около 56 миллионов лет назад — период быстрого глобального потепления.
|
|
|
|
Полученные результаты помогают объяснить давнюю загадку: почему полиплоидия распространена, но лишь немногие гены сохраняются в геномах растений на протяжении миллионов лет.
|
|
|
|
Что это значит для будущих изменений климата
|
|
|
|
В этих экстремальных условиях полиплоидные растения могли получить преимущество. Исследователи утверждают, что признаки, обычно невыгодные, такие как поддержание большего и более сложного генома, могут стать полезными.
|
|
|
|
Исследование также дает некоторые подсказки о том, как растения могут реагировать на изменение климата сегодня. Во время палеоценово-эоценового термического максимума (ПЭТМ) глобальная температура повысилась примерно на 5–9 °C (9–14 °F) за примерно 100 000 лет, что сопоставимо с потеплением, происходящим сегодня.
|
|
|
|
«Хотя нынешний климат нагревается гораздо быстрее, то, что мы видим в прошлом, предполагает, что полиплоидия может помочь растениям справиться с этими стрессовыми условиями», — говорит Ван де Пеер.
|
|
|
|
Источник
|
