Генетические секреты эволюции голосеменных

Стандартный геном большинства животных и растений включает двойной, или диплоидный, хромосомный набор. Однако, в царстве растений распространено явление полиплоидии, когда количество хромосомных наборов кратно увеличено. К полиплоидам относятся многие культурные растения, такие как пшеница, клубника, яблоня, виноград, роза, вишня и другие.

В каком-то смысле полиплоидия выгодна растениям: наличие нескольких копий ДНК способствует более быстрым темпам роста и увеличению зеленой массы. Но, как выяснили сотрудники Флоридского музея естественной истории, роль полиплоидии может быть куда больше, ведь, как показало исследование, именно этот феномен существенно повлиял на эволюцию голосеменных растений.

По словам ученых, гены голосеменных сложны для изучения: их геномы очень длинные, а большая часть их ДНК состоит из повторяющихся последовательностей, которые ничего не кодируют. Тем не менее, недавнее исследование помогло получить данные о генетических последовательностях более чем 1000 растений, что облегчило изучение процессов, повлиявших на эволюцию видов.

Сравнив ДНК живых голосеменных растений, исследователи смогли заглянуть в прошлое и обнаружить доказательства множественных событий дупликации генома, которые произошли одновременно с возникновением основных систематических групп растений.

Несмотря на то, что изучение геномов голосеменных таит много сложностей, уже сейчас можно утверждать, что геномы всех ныне живущих голосеменных имеют признаки древней дупликации в далеком прошлом, более 350 миллионов лет назад. Другая, более поздняя дупликация, произошедшая больше чем через 100 миллионов лет спустя, привела к возникновению семейства сосновых, а третья привело к возникновению подокарпов — рода хвойных растений, произрастающих в Южном полушарии. Отмечается, что возникновение новых видов происходило очень динамично, несмотря на неоднократные массовые вымирания, вызванные природными катаклизмами.

Так генетическое явление, которое сейчас помогает культурным растениям процветать, в свое время помогло выжить группе растений, которая застала еще динозавров. К сожалению, сегодня более 40% представителей голосеменных находятся под угрозой исчезновения из-за воздействия изменения климата и уничтожения среды обитания. Но исследования, проливающие свет на то, как их генетика позволила им сохраниться до настоящего времени, могут дать ученым неплохую основу для их сохранения в будущем.