Международная группа исследователей нанесла на карту геном четырех штаммов древних водорослей Zygnema, обнаружив генетические инновации самых ранних наземных растений. Эти изменения около 550 млн лет назад привели к эволюции первых растений, которые вышли из водной среды, изменили поверхность и атмосферу планеты.
Это история эволюции. Она отвечает на фундаментальный вопрос о том, как самые ранние наземные растения произошли от водных пресноводных водорослей.
Янбин Инь, компьютерный биолог из Университета Небраски-Линкольна и соавтор исследования
Исследователи собрали четыре многоклеточных штамма Zygnema, используя два из коллекции культур водорослей Техасского университета в Остине и два из Геттингенского университета в Германии. Zygnema принадлежит к Zygnematophyceae, классу пресноводных и полуназемных водорослей, насчитывающему более 4 тыс. описанных видов, которые приспособились противостоять экстремальным стрессовым факторам, таким как ультрафиолетовое излучение, крайняя засуха и замерзание.
Используя передовые методы секвенирования ДНК, исследователи создали полный геном водорослей в масштабе хромосом. До этого исследования были секвенированы только геномы одноклеточных Zygnematophyceae, и это была первая сборка генома на уровне хромосом для этого класса водорослей.
Сравнивая полученные данные с геномами других растений и водорослей, исследователи обнаружили генетические инновации, используемые Zygnema. Они обнаружили «генетические программы», участвующие в росте и развитии, делении клеток, биосинтезе и ремоделировании клеточных стенок, а также гены, запускаемые сигналами окружающей среды. Такая совместная экспрессия предполагает, что гены работают вместе, чтобы «чувствовать» окружающую среду и регулировать рост растений.
Анализ выявил у последнего общего предка наземных растений и Zygnematophyceae совместную экспрессию генов, особенно тех, которые отвечают за синтез и ремодификацию клеточных стенок, которые были расширены. «Мы проливаем свет на глубокие эволюционные корни механизмов балансирования реакций окружающей среды и роста многоклеточных клеток», — добавляют ученые.
Читать далее:
Ученые преодолели одно из ключевых препятствий для термоядерной энергетики
Посмотрите на сотни черных «пауков», которые заполонили Марс весной
Новый препарат может обратить диабет вспять
На обложке: водоросли Zygnema. Фото: Kristian Peters http://www.korseby.net/outer/flora/algae/index.html, CC BY-SA 3.0, via Wikimedia Commons
