Исследователи из Университета Монаша, Австралия, совершили прорывное открытие относительно успешности вторжения опасного сорного растения, обнаружив, что масштабные генетические изменения являются секретом быстрой адаптации амброзии полыннолистной к новым условиям.
Исследование обнаружило 37 крупномасштабных генетических изменений, включая «супергены», которые позволили этому вредному сорняку быстро проникнуть в различные среды по всему миру. Статья опубликована в журнале Molecular Biology and Evolution .
Супергены - это кластеры мутаций, которые имеют высокую вероятность передачи из поколения в поколение, поскольку они наследуются как единое целое, в отличие от обычных мутаций, которые наследуются по отдельности. Они могут поддерживать благоприятные комбинации признаков, давая инвазивным видам эволюционное преимущество для выживания и процветания в широком диапазоне сред.
В ходе исследования, проведенного под руководством научного сотрудника Школы биологических наук Университета Монаша Пола Баттлея и доцента Кэтрин Ходжинс, было проанализировано более 400 полных геномных последовательностей амброзии из ее родного ареала в Северной Америке и ее инвазивных популяций в Европе и Австралии.
Доктор Баттли отметил, что, хотя популяции амброзии в Европе и Австралии произошли из разных североамериканских источников, все они прошли параллельную адаптацию к новым климатическим условиям.
«Эта повторяемость генетических изменений подчеркивает предсказуемость эволюции при столкновении со схожими экологическими проблемами. Способность амброзии так быстро и эффективно адаптироваться к новым условиям поистине поразительна. Еще более удивительно то, что, несмотря на совершенно разную историю вторжений в Европу и Австралию, мы обнаружили поразительно схожие генетические изменения, способствующие адаптации в обоих регионах», - сказал доктор Баттли.
Амброзия полыннолистная активно распространилась по Европе, Австралии и другим регионам, процветая в местах, нарушенных деятельностью человека, например, на обочинах дорог и в сельскохозяйственных районах. Ее пыльца, переносимая по воздуху, является основным триггером сезонных аллергий, поражающих миллионы людей по всему миру. Сорняк также имеет значительные последствия для биоразнообразия и сельского хозяйства.
Несмотря на сокращение популяции в целом - процесс, также называемое «бутылочным горлышком», австралийская популяция амброзии полыннолистной продемонстрировала выраженные геномные признаки адаптации.
«Это демонстрирует, что узкие места не обязательно ограничивают быструю эволюцию, что способствует пониманию того, как инвазивные виды могут преодолевать генетические проблемы. Структурные вариации, особенно эти супергены, позволяют растениям, таким как амброзия, сохранять важные генетические комбинации нетронутыми при их распространении в новые регионы. Этот генетический инструментарий помогает им быстро и многократно адаптироваться - явление, которое не только интересно с научной точки зрения, но и имеет решающее значение для понимания того, как управлять инвазивными видами», отметила доцент Ходжинс.
Способность амброзии быстро адаптироваться имеет значительные последствия для общественного здравоохранения и сельского хозяйства. Как основная причина сенной лихорадки и основной сельскохозяйственный сорняк, ее распространение создает проблемы, требующие инновационных стратегий управления. Понимание генетических механизмов, лежащих в основе быстрой адаптации амброзии, может помочь в борьбе с ее распространением. Это важный шаг на пути к смягчению воздействия на сельское хозяйство и здоровье людей», - заключил доктор Баттли.
Источник: Monash University.
Заглавное фото: Медведева Анна, AgroXXI.ru.
