Как появились хищные растения

Процесс превращения «мирного» растения в хищника был исследован на примере пузырчатки горбатой (Utricularia gibba) — хищного растения, использующего для мелких водных насекомых специальные пузыри-ловушки. Но горбатка не всегда была плотоядной. Что же произошло?

Ученые определили, что в процессе эволюции в геноме пузырчатки произошли значительные изменения (это растение вообще обладает очень динамичным геномом) — множество генов были удалены, а те, что сохранились, как раз и сделали из Utricularia gibba «хищницу». При этом растение претерпело не менее двух дупликаций всего генома с того момента, как его предшественники отделились от линий, приведших к появлению винограда, помидоров и т. д.

Дубликаты генов защищают растение от гибели, ведь если важные гены будут мутированы, организм может попросту погибнуть. Но и переизбыток таких дубликатов грозит снижением приспособляемости и выживаемости растения. Но пузырчатка, как выяснили ученые, научилась довольно быстро избавляться от таких дубликатов.

Пузырчатка горбатая

Помимо прочего специалисты идентифицировали тандемные повторы в геноме пузырчатки. Их наличие, несмотря на очищающее давление естественного отбора, указывает на то, что данные гены наделяют растение каким-то эволюционным преимуществом. Важно еще и то, что эти гены имеют несколько копий. В отличие от механизмов, чувствительных к дозе белковых продуктов, есть процессы, которые, напротив, протекают эффективнее потому, что их обслуживает несколько одинаковых генов.

Ученые пришли к выводу, что повторы в геноме пузырчатки включали ДНК, отвечающую за синтез таких белков, как, к примеру, протеаза. Последние расщепляют другие белки и, по-видимому, принимают участие в разложении органики, из которой состоит ткань жертвы. Помимо этого исследователи обнаружили ДНК, которая участвует в транспортировке пептидов из одной клетки растения в другую. Весь этот набор генов особенно активен в пузырях-ловушках, что указывает на их большую роль в переваривании жертвы.

Таким образом, ученые показали, что в формировании растений-хищников важнейшую роль играет появление лишних копий генов.