Гените, които прескачат от микроби към зелени водорасли преди стотици милиони години, може да са задвижили еволюцията на сухоземните растения, съобщава ново проучване.
Aнализът разкрива, че стотици гени от бактерии, гъбички и вируси са интегрирани в растенията, давайки им подходящи характеристики за сухоземен живот.
„Нашето проучване променя конвенционалния възглед за еволюцията на сухоземните растения“, разказва старшият автор Дзинлин Хуан (Jinling Huang), биолог от Университета в Източна Каролина. „Подозирах, че хоризонталният трансфер на гени е помогнал на растенията да се преместят от водата на сушата, но досега не знаехме колко голяма роля играе той.
Изследването е публикувано в списание Molecular Plant.
Изследователите откриват почти 600 гена от бактерии, гъбички и вируси, които са били интегрирани в растенията с течение на времето в процес, известен като хоризонтален генен трансфер (HGT) - движението на генетични материали между организми от различни видове. Събитията за промяна на генома са често срещани при бактериите и те са отговорни за бързото разпространение на антибиотична резистентност в тези прокариоти. Но ролята на HGT в сложни многоклетъчни еукариоти - организми като растения и животни - остават противоречиви.
Обикновено учените смятат, че гените в растенията и животните се движат само чрез вертикален генен трансфер, където гените се предават от родителите на потомството, а нови гени и характеристики се постигат чрез възникващи мутации. Но Хуан и неговите колеги откриват доказателства от предишни проучвания, които ги навеждат на мисълта, че HGT в растенията може да е често срещано явление.
За да изследват ролята на HGT в еволюцията на растенията, изследователите сканират геномите на 31 растения. Те включват видове от четирите растителни групи, включително мъхове, папрати и дървета, както и харофити, група зелени водорасли, свързани със съвременните сухоземни растения.
Използвайки геномен анализ за сравняване на пълните геномни последователности на различни видове, изследователите търсят гени в растения, които произхождат от бактерии, вируси, гъбички или животни, и откриват общо 593 генни семейства.
Този брой е много по-голям, отколкото се смяташе преди, и е прехвърлен най-вече от микроби като бактерии и гъбички. Това изследване показва, че HGT е активен в харофити и всички основни групи сухоземни растения, въпреки че е интересно, че по-скоро придобитите гени са много по-малко разпространени в семенните растения.
Те също така идентифицират две големи HGT събития – по време на ранната еволюция на харофитите и произхода на сухоземните растения – когато над сто генни семейства прескачат от микроби в растения. Според изследователите тези придобити гени могат да повлияят на физиологията и развитието на растенията, което в крайна сметка води до по-добра адаптация на растенията към тяхната среда и им позволява да живеят на сушата.
„Нашето откритие показва, че HGT играе важна роля в еволюцията на сухоземните растения“, отбелязва Хуан. „В сравнение с мутациите от вертикален трансфер на гени, HGT позволява на растенията да придобият бързо нови характеристики и някои от тези нови черти биха могли да помогнат на растенията да се адаптират към драстично различна среда, например когато се преместват от водата на сушата."
Известно е, че много от тези гени изпълняват важни биологични функции в растенията.
Например гените на късната ембриогенеза, които идват от бактерии, помагат на растенията да се адаптират към по-суха среда. Амониевият транспортен ген, придобит от гъбички, помага на растенията да абсорбират азот от почвата за растеж.
„Почти всеки е леел сълзи при рязване на лук. Открихме, че генът в лука, отговорен за производството на агента, който предизвиква сълзи, всъщност идва от бактерии. Това е много интересно, защото всички сме наясно с тази реакция, но не осъзнаваме досега, че е резултат от хоризонтален генен трансфер", обяснява Хуан. "Има още много подобни примери."
След това екипът планира допълнително да проучи прехвърлените гени в бриофити, които са растителната група, която включва мъховете. Много чужди гени в тези растения имат неизвестни функции и бъдещите изследвания могат да помогнат да се идентифицират желаните гени, които един ден могат да бъдат прехвърлени в културите, за да подобрят тяхната годност.
Справка: Jianchao Ma, Shuanghua Wang, Xiaojing Zhu, Guiling Sun, Guanxiao Chang, Linhong Li, Xiangyang Hu, Shouzhou Zhang, Yun Zhou, Chun-Peng Song, Jinling Huang. Major episodes of horizontal gene transfer drove the evolution of land plants. Molecular Plant, 2022; DOI: 10.1016/j.molp.2022.02.001
Източник: Bacteria genes gave ancient plants traits to colonize land
Cell Press
Още по темата
Животът
Кога се е случила „най-важната еволюционна иновация“ на Земята
Животът
Растенията се усложняват на два еволюционни скока с пауза от 250 милиона години
Животът
Ограничаването на антибиотиците няма да ни спаси от резистентността на бактериите (видео)
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари