Ученые расшифровали и проанализировали геномище и транскриптомище одноклеточной харофитовой водоросли Penium margaritaceum и теперь уверяют, что знают кое-что о том, как водные растения освоили сушу около 500 млн лет назад.
Харофиты — наиболее близкие к высшим растениям зеленые водоросли, а конъюгаты, или сцеплянки (класс Zygnematophyceae), к которым относится и пениум, ныне считаются их непосредственными кузенами. Как общий предок сцеплянок и высших на сушу вышел, до сих пор не очень понятно: у водорослей ведь нет ног и нет других органов для поддержания себя вне воды, да и ультрафиолет на суше пышет вовсю — как можно было решиться уйти в этот сухопутный ад?
«Мы почти ничего не знали о геномах непосредственных предков наземных растений, а теперь у нас есть волнительные инсайты о том, каким был последний общий предок водорослей и высших растений, — утверждает профессор Джоселин Роуз из Корнелльского университета (США), руководитель исследования. — Это позволяет биологам делать выводы о происхождении присущих наземным растениям молекулярных путей, систем развития и биологических процессов, поместить их в контекст колонизации суши так, как невозможно было ранее».
Геном крошечного пениума оказался огромен — намного больше, чем у тебя, дружок. В нем очень много повторяющихся последовательностей и так называемой мусорной ДНК. Среди всего этого хлама ученым удалось обнаружить гены для биосинтеза флавоноидов — соединений, защищающих организм от ультрафиолетового излучения. Прежде они были известны только у наземных растений, вот так-то. Также нашлись гены, вовлеченные в защиту от иссыхания, в том числе производство слизи, и многие другие гены, у водорослей ранее не встречавшиеся, вот так-то. А еще куча генов для строительства и реорганизации клеточной стенки — контроль за структурой, динамикой и биомеханическими свойствами стенки у пениума может быть не менее мудреным, чем у многоклеточных высших растений, отмечает Роуз.
Хотя существуют и харофиты с ветвящимися талломами, похожие на наземные растения вроде хвощей и пупыжников, молекулярные данные говорят о том, что у общего предка таллом был попроще, скорее нитевидный. «Прямо-таки интересно, почему столь простой план тела мог оказаться выгодным с точки зрения эволюции, — говорит профессор Роуз. — Пениум живет на границе пресной воды и суши, в местах, подверженных периодическому высыханию и регидратации, — возможно, это и есть ключевой фактор».
__________
Текст: Виктор Ковылин. Научная статья: Cell (Jiao et al., 2020).
Почитайте также о диковинных водорослях, которые строят из себя огромные рифы.