Исследователи также прослеживают историю самой Amborella, демонстрируя весьма оригинальные механизмы эволюции этого кустарника, чья так называемая «митохондриальная» ДНК теперь содержит полные геномы других видов. Наконец, в Новой Каледонии, где это растение является эндемиком, они подчеркивают существование двух убежищ ледникового периода, без которых растения не было бы здесь сегодня, чтобы свидетельствовать о прошлом.Открытое окно на общего предка
Почему миллионы лет назад на Земле внезапно появились цветущие растения? Чтобы приоткрыть завесу над этой загадкой, исследователи «Проекта генома амбореллы», координируемого Университетом штата Пенсильвания в США и объединяющего исследователей из десяти стран, сосредоточили внимание на этом кустарнике Новой Каледонии. Фактически, это последний остаток древнейшей линии цветковых растений.
Это делает его своего рода свидетелем древних времен. Секвенирование его генома помогло исследователям восстановить геном общего предка всех цветковых растений, показав, что последний удвоил свой геном примерно 200 миллионов лет назад.
Другими словами, его ДНК была «дублирована», то есть полностью скопирована, пока не насчитывала 14 000 кодирующих генов. Этот молекулярный механизм, называемый «дупликацией», является одним из двигателей эволюции. Среди этих 14000 кодирующих генов многие эволюционировали в течение геологического времени, чтобы обеспечить цветковые растения новыми функциями, такими как способность семян накапливать запасы питательных веществ.
Эта работа показывает, что удвоение генома их общего предка помогло цветущим растениям достичь невероятного разнообразия среди более чем 300 000 видов, наблюдаемых сегодня.Эволюционный рекорд сохраненПараллельно исследователи IRD проанализировали генетическую изменчивость популяций амбореллы в Новой Каледонии, чтобы воссоздать ее эволюционную историю в естественной среде обитания.
Геномы каждой популяции Amborella показывают, что их общий предок насчитывает не менее 2 миллионов лет. Исследователи также заметили, что население резко сократилось примерно 320000 лет назад.
Затем произошла серия других более или менее важных сокращений. Почему сократилась популяция амбореллы?
Вопрос остается открытым.На протяжении всей своей эволюции генетическое разнообразие Amborella было разделено на четыре географически обособленные группы на Гранд-Терре, чтобы занять широкую экологическую нишу. Исследователи обнаружили существование двух горных хребтов, которые служили убежищами во время последних ледниковых периодов (~ 21 000 лет назад) и из которых Амборелла повторно заселяла новые территории. Без этих двух убежищ ледникового периода он не дожил бы до настоящего времени, как многие виды Новой Каледонии, и не смог бы помочь исследователям изучить прошлое цветковых растений.
Несколько геномов в одномЕще одно важное открытие, также опубликованное в Science: исследователи IRD способствовали обнаружению у Amborella очень оригинального механизма переноса от других видов растений с так называемыми «митохондриальными» геномами. Митохондриальная ДНК или «мтДНК» отличается от ДНК, содержащейся в ядре клетки. Эта особая ДНК помогает проследить материнскую линию на филогенетических деревьях видов.
Поэтому популяционные генетики часто его изучают. Исследователи секвенировали ДНК амбореллы, показав, что она интегрировала ДНК шести других видов, в том числе других цветковых растений, появившихся после новокаледонского кустарника. Такие «горизонтальные» переходы, также называемые от вида к виду без прохождения через половое размножение, уже были обнаружены для отдельных отдельных генов.
Но это был первый случай, когда исследователи наблюдали этот механизм в масштабе всего митохондриального генома! В этом же исследовании исследователи предложили модель для объяснения этого необычного явления, которое до сих пор не изучено.