Генетические загадки папортников

Не нужно быть ботаником, чтобы заметить, что папоротники отличаются от других растений, ведь даже их внешний вид явно указывает на доисторическое происхождение. Этому есть объяснение: папоротники старше цветковых примерно на 250 млн лет, и за это время они претерпели много эволюционных изменений, которые в итоге сформировали их современный облик и образ жизни. Но, по данным ученых, длинная история сказалась не только на внешнем виде, но и на внутреннем устройстве, точнее — на генах.

В наши дни генетики могут секвенировать и изучить наследственную информацию почти любого живого существа, но как только дело доходит до папоротников, возникают сложности. Дело в том, что геномы папоротников невероятно длинные, и расшифровать ДНК хотя бы одного вида очень трудно. Например, геном папоротника ужовника сетчатого (Ophioglossum reticulatum) может насчитывать более 1200 хромосом, в то время как у большинства цветковых растений это число не превышает нескольких десятков.

Эта особенность не означает, что все эти гены участвуют в жизнедеятельности растения: у многих организмов есть участки ДНК, которые никак себя не проявляют. Тем не менее, они все еще несут информацию, и должна быть определенная причина, чтобы геном имел такие размеры.

Научные сотрудники Музея естественной истории Флориды предположили, что механизмов, которые привели к «накоплению» хромосом у папоротников, было несколько. Одна из теорий гласит, что в определенный момент эволюции у группы родственных папоротников весь геном дублировался, увеличив количество хромосом в два раза. Пока что эта теория не подтвердилась полностью, но многие ученые считают, что какие-то участки ДНК действительно могли удваиваться в ходе эволюции.

Другая теория связана с горизонтальным переносом генов и предполагает, что значительную часть генома наследственной информации папоротников составляют ДНК других организмов. В природе такое происходит нередко, и обычно растения заимствуют гены бактерий или грибов, чтобы усовершенствовать свои механизмы защиты. Если за всю историю существования папоротников таких «заимствований» было много, то в длинном геноме нет ничего удивительного.

Но даже в бесконечно длинном и сложном геноме исследователи нашли кое-что интересное: как выяснилось, у некоторых папоротников есть гены, которые отвечают за цветение, опыление и плодоношение, что то удивительно, поскольку у папоротников (в отличие от цветковых растений) нет этих функций.

Как отмечают ученые, расшифровка ДНК папоротника — сложная, но важная для науки задача, ведь она позволяет узнать много нового об истории нашей планеты и о том, как на ней развивалась жизнь.