В общей сложности ученым удалось обнаружить свыше 900 «чужих» генов в генетическом материале Physcomitrella patens

Американские молекулярные биологи проанализировали геном одного из примитивнейших видов мхов и выделили 39 семейств генов, которые общий предок мхов и растений «позаимствовал» у бактерий, вирусов и грибов при переселении из океанов на сушу, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Communications, на которую ссылается РИА Новости.

Считается, что первые зеленые растения - так называемые риниофиты - появились на суше в начале ордовикского периода, примерно 480 миллионов лет назад. Выход на сушу стал возможен благодаря специфическим приспособлениям, к числу которых относятся прочные клеточные стенки, препятствующие испарению влаги, а также системы транспортировки воды и питательных веществ между тканями растения.

Эволюционные «корни» растений

Группа биологов под руководством Цзинь-Лина Хуана (Jinling Huang) из университета Восточной Каролины в городе Гринвилль (США) попыталась найти «корни» этих приспособлений, изучив геном самых близких современных родственников риниофитов — мхов Physcomitrella patens.

Существенные различия в жизнедеятельности водорослей и наземных растений натолкнули авторов статьи на мысль, что предок риниофитов и мхов приспособился к обитанию на суше благодаря горизонтальному переносу генов - обмену фрагментами ДНК между клетками различных видов живых существ.

Биологи предположили, что эти гены можно найти в ДНК мхов, так как они отделились от общего дерева эволюции растений практически сразу после освоения суши и с тех пор мало изменились. Ученые выделили в геноме Physcomitrella patens обрывки вирусной, бактериальной и грибной ДНК и изучили их природу и функции

В общей сложности ученым удалось обнаружить свыше 900 «чужих» генов в генетическом материале Physcomitrella patens, примерно 120 из которых отвечали за приспособление к сухопутному образу жизни. Биологи объединили их в 57 функциональных семейств и проверили, присутствуют ли аналогичные гены в геномах папоротников, голосеменных и цветковых растений.

Бактерии-«доноры»

К удивлению биологов, 18 семейств «чужих» генов, обнаруженных в геноме мха, присутствуют и в ДНК водорослей. Это означает, что предки растений «позаимствовали» эти гены задолго до выхода на сушу. Прочие 39 групп генов присутствуют в геномах нескольких видов сухопутных растений. По всей видимости, они проникли в геном предков растений во время их приспособления к обитанию на суше или в первые поколения после выхода из моря.

Данные участки ДНК отвечают за самые разные функции. К примеру, несколько генов, унаследованных от бактерий, задействованы в процессах синтеза крахмала, разложения целлюлозы и транспортировки питательных веществ между тканями растения, а гены грибов и вирусов — в защите его клеток от неблагоприятных условий окружающей среды.

Как полагают ученые, горизонтальный обмен генами между многоклеточным предком растений и микробами был возможен благодаря тому, что их половые клетки не были столь же хорошо защищены от вторжений, как гаметы современных растений. Последовательность из нескольких «удачных» обменов генами привела к тому, что некоторые ордовикские водоросли стали достаточно приспособленными к обитанию на суше и воспользовались шансом освоить новый мир.

Таким образом, Хуану и его коллегам удалось показать, что предки современных растений приобрели большое количество генов у грибов, бактерий и других микроорганизмов при заселении суши. Вполне возможно, что аналогичные процессы были характерны и для эволюции животных. Авторы статьи планируют проверить эту гипотезу в своих следующих работах.