Удвоение генома помогает растениям выживать во время массовых вымираний

Генетики из Европы, ЮАР и Китая открыли свидетельства того, что удвоение генома, характерное для некоторых культурных и диких растений, является не «эволюционным тупиком», а важной адаптацией, которая помогает пережить резкие перемены в условиях среды. Это помогло предкам современной флоры пережить падение астероида, уничтожившего динозавров 66 млн лет назад, пишут ученые в статье в научном журнале Cell.

«Традиционно считается, что удвоение генома является „эволюционным тупиком“ в стабильных условиях среды, однако мы показали, что при резких переменах климата это удвоение несет неожиданные плюсы для флоры. Данная особенность в структуре генома потенциально поможет растениям адаптироваться к глобальному потеплению», — заявил профессор Гентского университета (Бельгия) Ив ван де Пир, чьи слова приводит пресс-служба журнала.

Как объясняют ученые, многие растения, в том числе культурная пшеница и бананы, обладают не двойным набором хромосом, а тремя, четырьмя или даже шестью копиями каждого участка ДНК. Феномен, так называемая полиплоидия, возникает в результате случайного удвоения всего генома растений, что в теории может повышать нестабильность генома, снижать фертильность флоры и увеличивать размеры их клеток.

Несмотря на эти недостатки, полиплоидия характерна для многих современных растений, но при этом она предположительно редко встречалась в прошлом, что заставляет генетиков и биологов-эволюционистов искать эволюционные объяснения ее появлению и исчезновению. Для получения подобных сведений исследователи из Европы, ЮАР и Китая проанализировали структуру геномов 470 видов современных растений и попытались найти в них «следы» древней полиплоидии.

Для этого ученые проанализировали то, как часто в ДНК этих растений встречались однотипные блоки, состоящие из почти идентичных наборов генов. Проведенный ими анализ неожиданно показал, что значительная часть этих генетических «окаменелостей» присутствовала в тех частях генома растений, которые сформировались в два конкретных исторических периода — во время Мел-палеогенового вымирания (66 млн лет назад) и так называемого Палеоцен-эоценового термического максимума (55 млн лет назад).

Оба этих периода сопровождались резкими переменами климата, которые привели к вымиранию динозавров в первом случае и многих ранних млекопитающих — во втором. Как предполагают ученые, удвоение генома во время этих кризисов повысило генетическую адаптивность предков растений, что помогло им пережить эти сильные климатические колебания. Нечто похожее, как предполагают генетики, может произойти и с современными растениями при их приспособлении к текущему глобальному потеплению.