Новый вид растений под названием Cardamine Inseta появился в районе деревни Урнербоден в швейцарских Альпах после того, как за последние 150 лет земля превратилась из леса в пастбище. Как показывают исследования Цюрихского университета, наследование двух ключевых черт от родительских растений позволило вновь появившимся видам расти в особой экологической нише.
Обычно считается, что появление нового вида происходит в течение длительных периодов времени. Но, как показывает пример растения Cardamine Insueta, эволюция также может происходить довольно быстро. C. Insueta, новый вид растения - Сердечник, или Зубянка (лат. Cardamine) — рода травянистых растений семейства Капустные (Brassicaceae), и впервые был описаный в 1972 году, только недавно появился в Урнербодене, небольшой альпийской деревушке в центральной Швейцарии. Он образовался всего за последние 150 лет из-за изменений окружающей среды в окружающей долине: когда местные жители расчистили лес и превратили его в пастбища.
Новые виды растений демонстрируют «эволюцию в действии».
«C. Insuseta - это исключительный случай для непосредственного анализа генетических особенностей и ответной реакции на окружающую среду нового вида. Другими словами: наблюдение «эволюции в действии», главная тема соответствующей университетской приоритетной программы исследований», - говорит Рие Симидзу-Инацуги (Rie Shimizu-Inatsugi) с факультета эволюционной биологии и исследований окружающей среды Цюрихского университета. Биологи, которые изучают растения, теперь смогли разгадать генетические механизмы, лежащие в основе эволюции растений.
C. Inseta произошла от двух родительских видов со специфической экологической средой обитания: белый Сердечник горький (лат. Cardamine amara) растет в водотоках и вблизи ручьёв, а C. rivularis населяет слегка влажные участки, сырые места. Преобразование землепользования из леса в пастбища вызвало гибридизацию двух прародителей, в результате чего появился новый вид, который встречается между местами обитания родителей с временными колебаниями уровня воды. «Именно комбинация генетических черт от родителей позволила новому виду расти в особой экологической нише», - говорит Симидзу-Инацуги. Фактически, C. Inseta унаследовала один набор хромосом от C. amara и два набора хромосом от C. rivularis. Таким образом, он содержит три набора хромосом, что делает его так называемым триплоидным растением.
Наследование двух основных ключевых родительских черт позволило выжить.
Чтобы охарактеризовать реакцию на изменяющуюся среду, исследовательская группа использовала высокопроизводительное секвенирование для анализа динамики экспрессии генов трех видов в ответ на погружение в воду. Они обнаружили, что активность гена, отвечающая за два родительских признака, была ключевой для выживания нового вида в новой среде обитания. Во-первых, C. Inseta может клонально размножаться через живородящие листья, что означает, что она производит всходы на поверхности листьев, из которых могут вырасти новые растения. Этот вид унаследовал способность к бесполому вегетативному размножению (клонированию) от C. rivularis. Поскольку C.insueta бесплодна в половом отношении, она не смогла бы выжить без этой черты.
Во-вторых, C. Inseta унаследовала устойчивость к погружению в воду от C. amara, поскольку гены, ответственные за этот признак, были активны у обоих видов. «Результаты показывают, что C. Inseta объединила выгодные паттерны активности родительских генов, чтобы внести свой вклад в создание новой ниши по градиенту потребления воды. В зависимости от окружающей среды и экологической ситуации растение активирует различные наборы генов, унаследованных от двух родительских видов», - говорит Рие Симидзу-Инацуги.
Исследование описано в статье, опубликованной в журнале Frontiers in Genetics.
Источник: University of Zurich
