Задолго до появления растений на суше их древние родственники уже проходили через сложные эволюционные изменения. Новое генетическое исследование показало, что способность образовывать многоклеточные нити возникала у пресноводных водорослей неоднократно. При этом их общий предок, вероятнее всего, был одноклеточным организмом, сообщает Earth.com.
К такому выводу пришла международная группа ученых под руководством специалистов Геттингенского университета. В центре внимания оказался класс Zygnematophyceae, представители которого считаются ближайшими ныне существующими родственниками наземной растительности. В ходе работы исследовательница Маайке Биренбродспот и ее коллеги получили 43 новых транскриптома — набора данных об активности генов. После объединения с уже доступными материалами специалисты смогли проанализировать 104 вида по 2243 генетическим участкам.
Восстановление эволюционных связей позволило установить, что нитевидное строение формировалось в разных линиях как минимум семь раз независимо друг от друга. Причем одинаковая внешняя форма не всегда означает сходное происхождение. Например, у водорослей Spirogyra и Zygnema клетки образуют полноценные многоклеточные нити, тогда как у некоторых десмидиевых после деления отдельные клетки просто сохраняют соединение между собой.
Еще одной особенностью оказалось значительное генетическое расхождение между родственными группами. На построенном учеными эволюционном дереве ветвь, ведущая к современным представителям рода Spirogyra, оказалась в 6,2 раза длиннее ветви родственной группы Desmidiales. Подобное различие может объясняться особенностями темпов молекулярной эволюции, исчезновением древних линий или недостаточной изученностью сохранившегося разнообразия.
Не менее интересные результаты принесло изучение генов. В нескольких группах водорослей обнаружились последовательности, родственные генам PYR/PYL/RCAR, которые у наземных растений кодируют рецепторы абсцизовой кислоты. Этот гормон участвует в реакции на неблагоприятные условия, включая засуху. Кроме того, исследователи выявили гомологи фермента CAD, связанного у растений с биохимическими процессами образования лигнина. Однако функции соответствующих белков у водорослей могли отличаться.
Как пояснила исследовательница Сесилия Кунц, молекулярные механизмы, необходимые современным растениям, начали формироваться намного раньше их появления на суше. При этом распределение соответствующих генов между группами водорослей свидетельствует о сложной истории их приобретения и утраты.
Профессор Ян де Врис подчеркнул, что происхождение наземной флоры нельзя рассматривать как последовательное превращение простейших одноклеточных организмов во все более сложные формы. Разные эволюционные линии на протяжении сотен миллионов лет независимо развивали собственные особенности строения и молекулярные механизмы.
Несмотря на масштаб проведенной работы, ученым еще предстоит изучить значительную часть разнообразия этих водорослей. Из более чем 4000 описанных видов в исследование вошли только 104. Поэтому дальнейший генетический анализ может дополнить представления о том, как формировались древние предшественники современных растений.
