Раскрыта «отвратительная тайна» Дарвина

Ученые нашли объяснение тому, как цветковые (покрытосеменные) растения настолько быстро доминировали в экосистемах по всему миру, что Чарльз Дарвин назвал это «отвратительной тайной». В исследовании, опубликованном 11 января в журнале открытого доступа PLOS Biology, Кевин Симонин (Kevin Simonin) из Университета штата Сан-Франциско и Адам Родди из Йельского университета обнаружили: по сравнению с другими основными группами, цветковые растения имеют небольшие клетки и такой их размер возможен благодаря очень маленькому размеру генома. 

 Уже более 200 лет ученые размышляют о невероятном разнообразии и успехе цветковых растений, которые составляют основу нашей пищевой системы и кормят большую часть сегодняшних животных

Как покрытосеменные растения завоевали мир

За последние тридцать лет исследователи показали, что цветковые растения обладают непревзойденной скоростью фотосинтеза. Это позволило им расти быстрее и перехитрить папоротники и хвойные деревья, которые доминировали в экосистемах в течение сотен миллионов лет.

Секрет метаболического успеха покрытосеменных растений - это их особые листья, которые способствуют более быстрому переносу воды и поглощению углекислого газа. Но как цветковые растения могли создать листья, способные к таким высоким скоростям транспирации и фотосинтеза?

Новое исследование объясняет, что эти анатомические нововведения напрямую связаны с размером генома покрытосеменных растений.

Меньше геном - больше маленьких клеток

Поскольку каждая клетка должна содержать копию генома растения, то при небольших геномах и клетки будут меньше. Поэтому в определенном объеме появляется больше клеток, в которых может происходить метаболизм фотосинтеза и транспортировки воды и питательных веществ. Кроме того, уменьшая размер каждой клетки, можно повысить эффективность доставки воды и питательных веществ.

Сравнивая сотни видов, исследователи обнаружили, что сокращение генома началось около 140 миллионов лет назад и совпало с распространением самых ранних цветковых растений по всему миру:

«Цветущие растения являются самой важной группой растений на Земле, и теперь мы, наконец, знаем, почему они были настолько успешными».

Хотя это исследование отвечает на главный вопрос, оно дает толчок к поиску ответов на многие другие:

1. Почему цветущие растения способны сокращать свои геномы больше, чем другие группы растений?
2. Какие инновации в структуре и упаковке генома эксплуатируются цветущими растениями?
3. Как папоротникам и хвойным деревьям удалось избежать исчезновения, несмотря на их большие геномы и клетки?

Эти тайны ученым еще только предстоит раскрыть.

Источник: phys.org