Микробы помогли водорослям стать растениями — ученые
Гены, перескочившие от микробов к зеленым водорослям сотни миллионов лет назад, возможно, привели к эволюции наземных растений, предположили исследователи из университета Восточной Каролины, 1 марта сообщает Phys.org.
«Наше исследование меняет общепринятый взгляд на эволюцию наземных растений. Я подозревал, что горизонтальный перенос генов помог растениям переместиться из воды на сушу, но до сих пор мы не знали, насколько большую роль это играло», — говорит старший автор Цзиньлин Хуан, биолог из Университета Восточной Каролины.
Горизонтальный перенос генов (HGT) описывает перемещение генетических материалов между организмами разных видов. События обмена геномами часто встречаются у бактерий, и они ответственны за быстрое распространение устойчивости к антибиотикам у этих прокариот. Но роль HGT в сложных многоклеточных эукариотах — организмах, таких как растения и животные, — остается спорной.
Традиционно ученые считали, что эукариотические гены перемещаются только посредством вертикальной передачи генов, во время которой гены передаются от родителей к потомству, и могут происходить мутации, приводящие к появлению новых генов и признаков. Но ученые обнаружили в предыдущих исследованиях доказательства того, что HGT в растениях может быть распространенным явлением.
Чтобы исследовать роль HGT в эволюции растений, исследователи проверили геномы 31 растения. Они включали виды из всех четырех групп растений, включая мхи, папоротники и деревья, а также чарофиты, группу зеленых водорослей, относящихся к современным наземным растениям. Они обнаружили, что почти 600 семейств генов в современных растениях — гораздо больше, чем считалось ранее, — были переданы от других организмов, особенно от микробов, таких как бактерии и грибы.
Кроме того, команда выявила два основных эпизода, связанных с HGT во время ранней эволюции чарофитных водорослей и происхождения наземных растений, когда более ста семейств генов перешли от микробов к растениям.
«Наше открытие предполагает, что HGT играет значительную роль в эволюции наземных растений. По сравнению с мутациями, вызванными вертикальным переносом генов, HGT позволяет растениям быстро приобретать новые черты, и некоторые из этих новых черт могут помочь растениям адаптироваться к совершенно иной среде, например, когда они перешли из воды на сушу», — говорит Хуан.
Известно, что многие из приобретенных генов выполняют важные биологические функции в растениях. Например, богатые гены позднего эмбриогенеза, полученные от бактерий, помогают растениям адаптироваться к более сухой среде. Ген переносчика аммония, полученный от грибов, помогает растениям поглощать азот из почвы для роста.
Далее ученые планируют продолжить изучение перенесенных генов у мохообразных, которые относятся к группе растений, включающей мхи. Многие чужеродные гены в этих растениях выполняют неизвестные функции, и будущие исследования могут помочь определить желательные гены, которые однажды могут быть перенесены в сельскохозяйственные культуры для повышения их пригодности.
