Вчені з Китаю проаналізували геноми представників основних груп наземних рослин і водоростей і виявили два основних епізоди перенесення генів від мікроорганізмів до рослин. Ці гени, отримані від бактерій, грибів і вірусів, могли стати рушійною силою еволюції рослин сотні мільйонів років тому, надаючи їм риси і ознаки, що сприяють наземному життю.
Горизонтальне перенесення генів — (ГПГ) – процес передачі генетичного матеріалу між організмами різних видів. Багато мікроорганізмів використовують ГПГ для еволюції та адаптації до несприятливих зовнішніх умов. Так, саме цей процес відповідальний за швидке поширення стійкості до антибіотиків у бактерій.
Однак роль ГПГ в складних багатоклітинних організмах-еукаріотах, включаючи рослини і тварин, залишається спірною і маловивченою. Саме тому дослідники з Китаю провели всебічний систематичний аналіз набутих генів для основних груп наземних рослин і харофітів (водоростей). Стаття з результатами дослідження опублікована в журналі Molecular Plant.
“Наше дослідження змінює традиційний погляд на еволюцію наземних рослин, — коментує Цзіньлін Хуан (вчені виявили перенесення генів між рослиною і комахою), автор роботи, біолог з Університету Східної Кароліни (США), а також співробітник університету Хенаня і Інституту ботаніки Куньміна (Китай). – Я підозрював, що горизонтальне перенесення генів допомогло рослинам вийти з води на сушу, але дотепер ми не знали, наскільки велику роль він відіграє».
Зазвичай гени складних організмів-еукаріот передаються тільки за допомогою вертикального перенесення генів – від батьків до потомства. При цьому в окремих генах можуть відбуватися мутації, що призводять до появи нових ознак і властивостей. Але Хуан і його колеги, в тому числі фахівець з біології рослин Чун-Пен Сон (Chun-Peng Song) з Університету Хенаня, виявили в попередніх дослідженнях докази того, що ГПГ у рослин може бути звичайним явищем.
Щоб вивчити роль ГПГ в еволюції рослин, дослідники вивчили геноми 31 виду з усіх основних груп рослин, включаючи мохи, папороті, трави, пасльонові, насіннєві рослини, а також харофітових водоростей. Останні являють собою відділ зелених рослин, споріднених сучасним наземним вищим рослинам і зеленим водоростям (нижчі рослини).
Після аналізу геномів китайські вчені виявили, що майже 600 сімейств генів сучасних рослин – набагато більше, ніж вважалося — були отримані в результаті ГПГ. В основному це гени, придбані від бактерій і грибів, але зустрічаються також вірусні послідовності.
Крім того, команда визначила два основних епізоди ГПГ в історії еволюції харофітових водоростей і походження наземних рослин, коли більше сотні сімейств генів перейшли від мікроорганізмів до рослин. Багато з придбаних генів беруть участь у виконанні важливих біологічних функцій у рослин: стресових реакціях, транспорті іонів і метаболітів, зростанні, розвитку і метаболізмі.
“Наше відкриття показує, що ГПГ відіграє значну роль у еволюції наземних рослин. У порівнянні з мутаціями в результаті вертикального перенесення генів ГПГ дозволяє рослинам швидко набувати нових рис, і деякі з цих нових рис можуть допомогти рослинам адаптуватися до зовсім іншого середовища: наприклад, коли вони перейшли з води на сушу», — підсумував Хуан.
Натхнення: naked-science.ru