Ученые впервые показали, что горизонтальный перенос генов может случаться не только среди бактерий, но и среди растений. Именно благодаря этому процессу папоротники смогли заселить современные леса.
Результаты исследования, проведенного британскими, немецкими и китайскими генетиками, опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Долгое время считалось, что генетическим материалом могут обмениваться только различные группы бактерий – подбирая обрывки ДНК из внешней среды, микробы, например, обзаводятся полезными генами, которые делают их менее чувствительными к антибиотикам. Однако авторы статьи выяснили, что в далеком прошлом обмен генами случился между двумя группами растений – папоротниками и антоцеротовыми мхами.
По мнению исследователей, папоротники позаимствовали у мхов ген неохрома – фоторецептора, который позволяет улавливать одновременно красную и голубую часть спектра. Носители неохрома способны расти в подстилке леса, куда проникает мало солнечных лучей. Такой фоторецептор отсутствует у большинства наземных растений.
Генетический анализ показал, что антоцеротовые мхи и папоротники не могли унаследовать ген неохрома от общих предков – водорослей. В противном случае он имелся бы и у родственных им групп растений. Не могли папоротники приобрести такой ген самостоятельно – он слишком похож на ген мхов. Расчеты показывают, что гены неохрома папоротников и мхов восходят к общей версии, существовавшей 179 миллионов лет назад, тогда как две эти группы растений разошлись более 400 миллионов лет назад.
Всё это доказывает, что в прошлом между мхами и папоротниками случился горизонтальный перенос генов. Как это произошло, ученые не знают. Согласно их предположению, гены мхов проникли в клетки папоротника на стадии гаметофита. Дело в том, что гаметофит папоротников представляет собой тонкую пластинку – органы размножения с половыми клетками, расположенные на ней, ничем не защищены.
Примечательно, что самые древние представители папоротников, например, осмундовые, являющиеся живыми ископаемыми, не обладают неохромом – этот фоторецептор встречается лишь у более молодых групп папоротников, расцвет которых начался в конце мела, когда в экосистемах стали доминировать цветковые растения. Следовательно, этот рецептор помог папоротникам освоить леса, образованные цветковыми, которые дают густую тень.
