Amborella является утконосом цветковых растений. Как причудливое, существо с хвостом бобра, представляющее самое раннее отделение млекопитающих, большой куст с грязно-белыми цветами сидит на самом низком отделении родословной цветковых растений. И так же, как геном утконоса помог исследователям выяснить то, на что были похожи первые геномы млекопитающих, недавно изданная последовательность Amborella указывает предку, который был фактически довольно искушенным генетически. Путем сравнения ДНК этого растения с другими геномами растения исследователи получают более сильный смысл того, как цветковые растения прибыли для доминирования над Землей.
“Это – очень значительный шаг с точки зрения разбирания, что произошло рано в развитии и что произошло позже”, говорит Майкл Доногу, эволюционный биолог в Йельском университете, не вовлеченный в исследование.Цветковые растения, также названные покрытосемянными растениями, возникли по крайней мере 160 миллионов лет назад и быстро распространились; сегодня, они нумеруют больше чем 300 000 разновидностей, украшающих пейзаж и кормящих мир.
Когда Чарльз Дарвин посмотрел на учет окаменелости, он был поражен сколько различных видов покрытосемянных растений, развитых так быстро, назвав этот взрыв “отвратительной тайной”.Зная, что геном Amborella дал бы представления об этой проблеме, крупный консорциум упорядочил свою ДНК и сравнил ту последовательность с ДНК почти двух дюжин других растений.
Среди 800 миллионов стандартных блоков ДНК Амбореллы, названных основами, исследователи нашли доказательства, что целый геном дублировал когда-то в прошлом, удвоив число генов и размера генома. Они обнаружили доказательства этого дублирования в других цветковых растениях, но не в хвойных деревьях и других голосеменных растениях, производящих семена, но никакие цветы и предшествовавших развитию цветковых растений.
Это целое событие дублирования генома, вероятно, имело место в предке ко всем покрытосемянным растениям, приблизительно 240 миллионов лет назад, Отчеты по проекту Генома Amborella сегодня в Науке.Этот предок “начался с совершенно новым набором дупликатных генов”, говорят Майкл Клегг, генетик растения в университете Калифорния, Ирвин, не связанный с работой. “Дублированные гены могут взять новую функцию”. Действительно, сравнения генома показали, что покрытосемянные растения развили 1 179 новых генов, многие из которых дали начало дополнительным связанным генам для составления совершенно новых семейств генов, говорит соруководитель проекта Клод dePamphilis, эволюционный биолог в Университете штата Пенсильвания, университете Парк. Два новых гена, например, допускают формирование проводящих воду клеток, названных элементами судна, не найденными в нецветущих цветковых растениях.
Данные также указывают, что наследственное покрытосемянное растение имело основной портфель генов для создания цветов, включая 21 ген MADS-коробки, что помощь определяет то, что цветочная часть — такая как лепесток или тычинка — формирует где. Но Amborella, прибывший позже, имеет больше: 36 генов MADS-коробки и другие цветковые растения, подвергнувшиеся большему количеству целых дублирований генома, имеют еще более все еще, сообщают исследователи.
Они думают, что эти дополнительные гены проложили путь к красочным и более структурированным и красивым цветам в более поздних покрытосемянных растениях развития.Несколько из понимания от анализа целого генома подтверждают, какие исследователи думали. Но митохондриальный геном — пять хромосом, существующих в митохондрии, отдельной от ДНК в ядре — держали большое удивление.
Его 3,8 миллиона основ включают полные митохондриальные геномы трех зеленых водорослей и одного мха, а также генов от других растений, эволюционного биолога Джеффри Палмера из Университета Индианы, Блумингтон, и его коллеги сообщают сегодня в другой статье по Науке. Несколько других растений имеют большие митохондриальные геномы — Амборелла является шесть раз типичным размером — но ни один не имеет так много иностранной ДНК.
Палмер говорит, что это делает Amborella одним из наиболее крайних случаев горизонтального переноса генов, процесса, в котором одна разновидность берет гены другой разновидности. Большинство тех иностранных генов ничего не делает, ухудшаясь в псевдогены.Никто не знает, почему Amborella является такой обжорой генома. Amborella живет естественно только в Новой Каледонии, во влажной среде, с большим количеством лишайников и других организмов, растущих на ее поверхностях.
Когда проветрено, растение отсылает сосунков, которые могут принять иностранную митохондрию, которая может впоследствии соединиться с ее собственной митохондрией, Палмер предлагает.“Если этот предложенный механизм верен, мы должны видеть это на других растениях”, говорит Доногу, потому что много растений разделяют близкое расстояние со мхами и лишайниками и имеют подобные ответы раны. Другие растения могли бы ассимилировать другие геномы часто, но быстро избавиться от дополнительной ДНК, тогда как Amborella просто держится за нее.
Паломник признает что объяснение, называя Amborella “вызванной запор обжорой”. Но итог, говорит эволюционный биолог Эрика Эдвардс из Университета Брауна, то, что “для документирования этих целых вставок генома является действительно фантастическим”.