Геном самого крупного цветка сопоставим по длине с человеческим — ученые
Геном самых крупных цветов расшифровали ученые, 22 января сообщает журнал Current Biology.
ДНК тропических цветов-саприй раскодировали ученые. Цветок саприя является одним из трех родов подсемейства раффлезиевых. Все семейство раффлезиевых имеет самые крупные цветки в мире.
Это очень большие цветы (диаметр некоторых достигает метра и более), они паразитируют на различных растениях из семейства виноградовых.
Семейство раффлезиевых миллионы лет назад утратили способность к фотосинтезу и самостоятельной добыче питательных веществ, и паразитируют на других растениях и даже грибах. Цветки саприи можно встретить в густых лесах — там, где другие подобные организмы не могут выжить. Яркий пример подобных растений — орхидеи, цветы умеренного и тропического климатического пояса. Они паразитируют на грибах и лианах, которые снабжают орхидеи питательными веществами и минералами.
В отличие от многих других растений, у этих цветов нет корней, стебля, листьев или других частей, нужных для выработки питательных веществ или их транспортировки.
«Существование саприй — настоящее биологическое чудо. Они избавились от столь большого количества вещей, которые мы привыкли ассоциировать с растениями, однако при этом они не покинули пределы этого царства», — заявил профессор Гарвардского университета Чарльз Дэвис.
Основная окраска листочков околоцветника раффлезии от кирпично-красной до темно-коричневой, иногда с пурпурным оттенком. Как известно, у раффлезиевых необычный запах гниющего мяса. Ученые предполагают, что на такой запах слетается огромный рой мух, а не пчел или других насекомых. Отмеченный выше эффект гниющего мяса подчеркивается светлыми, неправильной формы, нерегулярно расположенными пятнами, которые выделяются на общей поверхности.
Дэвис и его коллеги заинтересовались, как паразитарный «стиль» жизни мог повлиять на структуру генома раффлезий и характер их эволюции. Для ответа на этот вопрос ученые отправились в экспедицию в Таиланд, где собрали образцы одного из вида этих цветов, саприи гималайской (Sapria himalayana).
Раскодировав геном саприи, ученые увидели, что он очень длинный и на 80-90% состоит из множества повторяющихся участков. Определить конечный размер ученые пока не могут, но по предварительным оценкам он сопоставим с человеческим.
Несмотря на огромную длину, саприи в ходе эволюции утратили огромное количество генов как по сравнению с обычными растениями, так и другими паразитами. В статье сообщается, что в геноме этих растений есть меньше половины тех участков ДНК, которые раньше считались критически важными для выживания растений, в том числе и гены, которые отвечают за фотосинтез, реакцию на стресс, производство крахмала и ряд других важнейших функций.
При этом, что интересно, значимую долю генома, около 1,8%, саприи заимствовали у растений, на которых они паразитируют. Вероятно, они поглощали обрывки их ДНК и интегрировали в свой геном. Ученые предполагают, что благодаря таким участкам ДНК раффлезиевые приспособились к паразитированию на своих хозяевах и существуют уже миллионы лет.
Подробное изучение генома, по словам Дэвиса, нужно для понимания, как саприи и другие раффлезиевые избежали вымирания за десятки миллионов лет паразитической жизни. Кроме того, генетики надеются понять, почему геном этих растений стал таким большим.
Напомним, чтобы появился огромный цветок нужно очень много времени. В Богорском ботаническом саду в Индонезии для выяснения этого вопроса ставили специальные опыты, и оказалось, что от высева семян до появления бутонов над поверхностью почвы прошло три года и еще полтора года понадобилось для того, чтобы показавшийся над почвой бутон превратился в открытый цветок. Тем более удивительно, что время жизни цветков раффлезии очень коротко, всего 2–4 суток.
Еще более удивительно то, что раффлезия цветет всегда и далеко не часто. Раффлезиевые изучены очень плохо и не полно. Это обусловлено их обитанием в труднодоступных или малонаселенных областях, а также их биологией. Большую часть жизни они проводят в тканях растений-хозяев или в почве.
