Растение, которое не может умереть, раскрывает свои генетические секреты

Приблизительно 86 миллионов лет назад, после ошибки в делении клеток, весь геном вельвичии удвоился во время повышенной засушливости и продолжительной засухи в регионе – и, возможно, образования самой пустыни Намиб, говорится в сообщении. Тао Ван, ботаник из ботанического сада «Озеро фей» в Шэньчжэне, Китай, и ведущий автор исследования. Он сказал, что «экстремальный стресс» часто связан с такими случаями дупликации генома.

Доктор Лейтч, соавтор исследования, добавил, что дублированные гены также освобождаются от своих первоначальных функций, потенциально принимая новые.

Однако, по словам доктора Ван, наличие большего количества генетического материала требует определенных затрат. «Самым основным занятием для жизни является репликация ДНК, поэтому, если у вас большой геном, поддержание жизни требует больших затрат энергии», особенно в таких суровых условиях.

Что еще хуже, большая часть генома Вельвичии представляет собой «мусор» самовоспроизводящиеся последовательности ДНК, называемые ретротранспозонами. «Теперь этот хлам нужно воспроизвести, отремонтировать», – сказал доктор Лейтч.

Исследователи обнаружили «всплеск» активности ретротранспозонов 1-2 миллиона лет назад, скорее всего, из-за повышенного температурного стресса. Но чтобы противодействовать этому, геном Вельвичии претерпел обширные эпигенетические изменения, которые заставили замолчать эти мусорные последовательности ДНК посредством процесса, называемого метилированием ДНК.

Этот процесс, наряду с другими селективными силами, резко сократил размер и энергетические затраты на обслуживание дублированной библиотеки ДНК Велвичии, сказал доктор Ван, придав ей «очень эффективный и недорогой геном».

Исследование также показало, что у Велвичии были другие генетические изменения, скрытые за ее листьями.

Средний лист растения вырастает из верхушек растения или из верхушек его стебля и ветвей. Но первоначальный кончик роста Welwitschia умирает, и вместо этого листья выливаются из уязвимой области анатомии растения, называемой базальной меристемой, которая поставляет свежие клетки растущему растению, сказал доктор Ван. Большое количество копий или повышенная активность некоторых генов, участвующих в эффективном метаболизме, росте клеток и устойчивости к стрессу в этой области, может помочь ему продолжать расти в условиях экстремального экологического стресса. В условиях потепления мира генетические уроки, которые может предложить Велвичия, могут помочь людям разводить более выносливые и менее жаждущие культуры.

Leave a Comment