• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
17.02.2022
Михаил Орлов
2
8 627

Геном растений сохранил историю освоения суши

3.7

Ученые из Великобритании изучили геномы 532 видов растений из разных систематических групп. Это позволило реконструировать эволюцию водного обмена у растений и этапы освоения ими суши за последние полмиллиарда лет.

Устьица растений стали важной адаптацией к жизни на суше
Устьица растений стали важной адаптацией для жизни на суше / © Power and Syred / Автор: Анастасия Кожевникова

На протяжении большей части истории Земли суша оставалась безжизненной. Ученые считают, что среди растений «первопроходцами» на ней стали небольшие и примитивные предки мхов, которые приобрели необходимые адаптации водного обмена примерно 500 миллионов лет назад. Это стало первым шагом на пути к продвижению растений вглубь материков и их огромному разнообразию на современной Земле.

Сейчас наземные (или высшие) растения распространены повсеместно. Все они потомки единственной древней водоросли, однако за прошедшие полмиллиарда лет очень сильно изменились. Исследователи из Университета Эссекса (Великобритания) решили разобраться с их эволюционной историей. Ученые рассмотрели 532 вида из различных систематических групп, включая геном и транскриптом (совокупность молекул РНК).

Первые растения суши были вынуждены обеспечивать себе воду и элементы питания совсем не так, как это делали их предки-водоросли — напрямую впитывая из окружающего раствора. В новой среде обитания растениям также пришлось стать крупнее и прочнее.

Биологи уверены, что первым шагом на пути растений к полноценной жизни на суше стало возникновение устьиц — микроскопических пор на зеленых листьях и стеблях. Их открывание обеспечивает поступление в ткани необходимого для фотосинтеза углекислого газа, а закрывание предотвращает избыточное испарение воды.

У водорослей устьиц нет, но они есть у мхов — самых примитивных наземных растений. Согласно новой статье в журнале New Phytologist, эти структуры возникли в процессе эволюции всего один раз: самые первые «сухопутные» растения уже имели все необходимые для формирования устьиц гены.

Основные группы высших растений и их эволюционные приобретения / © Alexander M. C. Bowles

И все же одних устьиц недостаточно: необходимы механизмы, регулирующие их работу. Авторы считают, что закрывать устьица научились уже первые наземные растения. Однако у их потомков этот процесс происходит быстрее благодаря так называемой дупликации генов. Во время этого процесса возникают две копии одного гена, одна из которых сохраняет исходную функцию, а вторая может приобрести новую.

Помимо устьичного аппарата, на суше растениям потребовались также специализированные проводящие ткани. Благодаря им вода с растворенными веществами может перемещаться по растению гораздо эффективнее. Согласно новой статье, возникновение таких тканей связано не с новыми генами, а с изменением функций уже имевшихся.

Водоросли поглощают воду и элементы питания всей поверхностью прямо из водоема. На суше это невозможно, поэтому высшим растениям потребовались корни, с помощью которых они закрепляются в почве и впитывают необходимые растворы.

Оказывается, с корнями связаны два отдельных эволюционных события. Первое — появление корневых волосков, микроскопических выростов с большой удельной поверхностью. Волоски возникли намного раньше и присутствовали уже у общего предка всех наземных растений. Второе событие — образование корня как крупного самостоятельного органа — произошло намного позже. Далее у растений возникли еще и боковые корни, которые сделали корневую систему более эффективной.

Выходит, эволюция высших растений происходила поэтапно и была связана с несколькими важными изменениями в их строении. Авторы исследования подчеркивают, что движущей силой эволюции растений следует считать именно регуляцию водного обмена и что их выводы могут быть полезны для сельского хозяйства.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
Вчера, 18:00
Александр Березин

Авторы нового исследования впервые показали, что круглые провалы в лунной поверхности не просто близки к многокилометровым пещерам на естественном спутнике Земли, но и располагают тоннелями, ведущими в глубину.

8 часов назад
Александр Березин

Традиционное представление о роли человека в земных экосистемах известно: он нарушает их нормальную работу и снижает биоразнообразие. Однако первая попытка изучить следы пыльцы за последние 12 тысяч лет принесла скорее противоположные данные — как минимум для континентов, полностью расположенных в Северном полушарии.

6 часов назад
Полина Меньшова

Лекарства, которые используют для анестезии, заставляют человека на какое-то время потерять сознание. Этот эффект может быть связан с дестабилизацией мозга, выяснили ученые из США.

Вчера, 18:00
Александр Березин

Авторы нового исследования впервые показали, что круглые провалы в лунной поверхности не просто близки к многокилометровым пещерам на естественном спутнике Земли, но и располагают тоннелями, ведущими в глубину.

12 июля
Александр Березин

Falcon 9 Block 5 впервые за три сотни запусков дал частично неудачный полет. Ракета выводила 20 спутников компании SpaceX, с 15 связь уже пропала, еще пять могут быть потеряны в ближайшее время.

13 июля
Татьяна

Все клеточные организмы ученые ведут от гипотетического предка — LUCA. Существует масса предположений и расчетов о том, как он был устроен, где и когда возник. В новой работе исследователи из Великобритании попытались ответить на эти вопросы.

25 июня
Игорь Байдов

Ученые из Китая и Бельгии воссоздали в лаборатории условия, существовавшие на Меркурии четыре миллиарда лет назад, и выяснили, что они были идеальными для образования слоя алмазов, который с течением времени становился лишь толще.

21 июня
Nadya

Земля начала формироваться примерно 4,5 миллиарда лет назад. Чтобы понять, как это происходило в ранние периоды развития нашей планеты, ученые ищут образцы древних горных пород. Одну из таких, возрастом почти 3,5 миллиарда лет, обнаружили рядом с городом Колли в Австралии.

1 июля
Александр Березин

Необычный биологический вид, по оценке авторов новой научной работы, пригоден для заселения четвертой планеты без каких-либо предварительных условий — уже в том виде, в котором он существует сейчас. Поскольку речь идет о фотосинтетическом организме, он способен нарабатывать существенное количество кислорода. Интересно, что кандидат на терраформирование Марса сохранил жизнеспособность после месяца в жидком азоте.

[miniorange_social_login]

Комментарии

2 Комментария
-
0
+
Приходилось слышать, что работа корней современных растений невозможно без участия неких симбиотических грибов, которые и отвечают за всасывание воды и питательных веществ из почвы. Думаю, история симбиоза высших растений и неких грибов тоже сыграла не последнюю роль в освоении суши растениями...
    -
    0
    +
    безусловно, однако грибы-симбионты есть не у всех растений в принципе эволюционную историю микоризы (такого симбиоза) теоретически можно проследить по геному
Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно