Как растения стали мясоедами


154
154 points

Плотоядные растения являются «самыми умелыми зелеными охотниками на планете».

Около 70 миллионов лет назад, когда по Земле бродили динозавры, генетическая аномалия позволила некоторым растениям превращаться в мясоедов. Как обнаружило новое исследование, частично причиной этому стало перепрофилирование генов, предназначенных для корней и листьев, чтобы использовать их для ловли добычи.

По словам учёных, этот шаг является одним из трех, которые потребовались некоторым нехищным растениям, чтобы за десятки миллионов лет превратиться в плотоядных.

Как растения стали мясоедами
Изображение: needpix.com

Переход на мясо дал этим растениям ряд преимуществ. По сути, «плотоядные растения изменили правила, захватывая и потребляя богатую питательными веществами добычу из животных, что позволяет им процветать в почве с низким содержанием питательных веществ», — говорится в статье, опубликованной в журнале Current Biology.

Для исследования эволюции плотоядных растений, международная команда из ботаников и биологов во главе с Йоргом Шульцем, доцентом университета Вюрцбурга, Германия, сравнила геномы и анатомию трех современных мясоедных растений.

Существуют сотни видов плотоядных растений, но исследователи решили взглянуть на три связанных растения из семейства росянковых (Droseraceae), питающихся насекомыми. По словам учёных, все эти три растения используют движение для захвата добычи.

Одним из растений является Венерина мухоловка (Dionaea muscipula), жительница водно-болотных угодий Каролины, США.

Как растения стали мясоедами
Изображение: Mnolf / CC BY-SA

Тесно родственная альдрованда пузырчатая (Aldrovanda vesiculosa) встречается в водоемах почти всех континентов.

Как растения стали мясоедами
Изображение: wikimedia.org

Её листья складываются, захватывая ничего не подозревающих мелких обитателей вод.

А третье исследованное растение — красивая, но смертельно опасная росянка (Drosera spatulata), широко распространенная в Австралии.

Как растения стали мясоедами
Изображение: Kurt Stüber [1] / CC BY-SA

Соблазняя жертв клейким веществом, содержащим алкалоид кониин, оказывающий паралитическое действие на насекомых, росянка закрывает лист и переваривает насекомое.

Проанализировав эти растения, команда обнаружила трехступенчатый процесс превращения в хищников.

Во-первых, около 70 миллионов лет назад ранний нехищный предок трех современных плотоядных растений подвергся дупликации всего генома, в результате чего была получена вторая копия всей его ДНК или генома. Это дублирование высвободило одну из копий листовых и корневых генов для диверсификации, что позволило им выполнять другие функции. Некоторые гены листьев превратились в гены для ловушек, в то время как процессы плотоядного питания и всасывания направлялись генами, которые в противном случае служили бы корням, ищущим питание из почвы.

Второй шаг в их превращении в хищников произошел, когда растения начали получать новые питательные вещества из добычи. В этот момент традиционные листья и корни перестали быть необходимыми. Многие гены, которые не были вовлечены в плотоядное питание, начали исчезать. Например, у альдрованд появляются ранние прото-корни, но они не развиваются по мере роста. Это единственный остаток того, что когда-то было корневой системой. Исследователи утверждают, что в результате потери этого и других генов три растения, наблюдаемые в этом исследовании, являются самыми генетически бедными.

На третьем этапе превращения в хищников растения претерпели эволюционные изменения, характерные для их среды обитания. Исследователи обнаружили, что корни и листья эволюционировали в зависимости от ловушки. Гены для корней, которые когда-то использовались для поиска и поглощения питательных веществ из почвы, теперь вырабатывали ферменты, необходимых для переваривания и поглощения питательных веществ из добычи. Гены, которые когда-то использовались в железах, которые выделяли нектар для привлечения насекомых-опылителей, начали способствовать выработке веществ для привлечения добычи в ловушки.

При этом большинство растений с листьями и корнями содержат материал, необходимый для того, чтобы стать плотоядными. Исследователи написали, что трехэтапный процесс, раскрытый в новом исследовании, показывает, как со временем древние «нехищные растения превратились в самых умелых зеленых охотников на планете».


Понравилось? Поделитесь с друзьями!

154
154 points
Василий Вдовиченко
Южная научно-исследовательская лаборатория

0 комментариев

Комментирование постов осуществляется в соответствии с Политикой комментирования