Из-за огромного разнообразия известных нам цветов они кажутся очень сложными, но может быть относительно простая причина, почему они выглядят такими разными.
Команда под руководством Ючжоу Чжана из Института науки и технологий Австрии обнаружила, что одно семейство генов, известное как переносчики ауксина PIN-FORMED (PIN), играет важную роль в содействии росту нескольких органов растений и может в значительной степени отвечать за происхождение цветковых растений (покрытосеменных).
Эти гены, по-видимому, пережили три основных эволюционных события, которые, вероятно, способствовали появлению огромного множества современных форм растений, объясняют они в статье в журнале Science Advances.
Определение этого было многоступенчатым процессом. Команда впервые ввела мутантные гены в арабидопсис (Arabidopsis thaliana), растение, обычно используемое в исследованиях. Они обнаружили, что гены регулируют рост стебля и цветочных кластеров и, в частности, формирование цветков. Без них растения пострадали.
Чтобы точно проверить, как это произошло, они проследили количество ауксина - важного растительного гормона - в растениях с генами PIN и без них. Они обнаружили, что белки PIN помогают перемещать ауксин в определенные части органов растения, такие как кончик корня, чтобы помочь им лучше расти.
Арабидопсис - это покрытосеменные растения: одно из группы цветковых растений, которые произошли от нецветковых около 135 миллионов лет назад и в настоящее время составляют около 80% живых растений. До недавнего времени было относительно неизвестно, как и почему эти растения начали цвести.
Чтобы понять это, Чжан и его коллеги поместили гены PIN арабидопсиса в другие растения, чтобы посмотреть, могут ли они по-прежнему функционировать.
Во-первых, они установили, что корневые гены PIN работают почти во всех группах растений, кроме водорослей. Это означало, что гены были старыми и возникли на очень раннем этапе эволюции, когда растения начали эволюционировать, чтобы жить на суше.
Затем они проследили, какие растения могут использовать гены PIN для формирования соцветий: скопление ветвей, на которых будут расти цветы или семена. Эти гены работали в сосудистых растениях, у которых есть ксилема, транспортирующая воду от корней к листьям. Сосудистые растения включают растения, на которых растут цветы и шишки.
Наконец, они обнаружили, что гены PIN, контролирующие цветы, работают только у покрытосеменных, чтобы контролировать форму и количество лепестков и органов, производящих пыльцу.
Следовательно, три потенциальных эволюционных события дали генам PIN три функции. Во-первых, они эволюционировали, чтобы помочь наземным растениям пустить корни. Во-вторых, в сосудистых растениях они приобрели функцию влияния на расположение цветов и семян. Наконец, они разработали третью функцию - изменять форму цветов.
В целом это означает, что гены PIN могли быть основной причиной того, что мы видим так много разных корней, стеблей, лепестков и цветочных композиций. Гены PIN у покрытосеменных выполняли все три функции развития органов, а у других растений - только одну или две.
«Таким образом, мы предположили, что такое обширное разнообразие молекулярных свойств PIN и их различных паттернов экспрессии позволяет семейству генов PIN приобретать различные роли в развитии цветковых растений и, таким образом, способствует установлению их сложной архитектуры», - пишут авторы в статье.
Однако необходимы дополнительные геномные и биоинформатические данные, чтобы определить точную эволюционную историю этого разнообразного семейства генов.
Источник: Cosmos Magazine
