100-миллионолетняя ошибка даёт снимок эволюции

Исследование учёных из Университета Лидса обнаружило снимок эволюции в процессе, проследив, как мутация гена более 100 миллионов лет назад привела к тому, что цветы стали формировать мужские и женские части разными способами.

Результаты, опубликованные в Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), — идеальный пример того, как разнообразие проистекает из подобных генетических «ошибок».

У ряда растений ген, участвующий в создании мужских и женских органов, дублировался, создав две очень похожие копии:

• У резуховидки Таля (Arabidopsis) одна копия по-прежнему формирует мужские и женские части, а другая взяла на себя новую роль: она заставляет семенные коробочки раскрываться.
• У львиного зева (Antirrhinum) оба гена всё ещё связаны с половыми органами, но одна копия формирует в основном женские части, сохраняя небольшую роль в мужских органах, а другая может создавать только мужские.

«Львиный зев находится на грани разделения работы по созданию мужских и женских органов между этими двумя генами — ключевой момент в эволюционном процессе», — говорит ведущий исследователь профессор Брендан Дэвис.

Проследив эволюционное «дерево» цветковых растений, исследователи подсчитали, что дупликация гена произошла около 120 миллионов лет назад. Но мутация, разделившая использование этого дополнительного гена у львиного зева и резуховидки, случилась примерно на 20 миллионов лет позже.

Причина различий

Разное поведение гена у каждого растения связано с одной аминокислотой. Когда она присутствует в кодируемом белке, его активность ограничивается созданием только мужских частей. Когда этой аминокислоты нет, белок может взаимодействовать с рядом других белков, участвующих в формировании цветка, что позволяет ему создавать и мужские, и женские части.

«Небольшая мутация в гене "обманывает" механизм растения, заставляя вставить лишнюю аминокислоту, и это крошечное изменение создало драматическую разницу в том, как эти растения контролируют создание своих репродуктивных органов. Это эволюция в действии», — отмечает профессор Дэвис.

Исследователи планируют изучить белковые взаимодействия, позволяющие производить и мужские, и женские части, для дальнейшего изучения генетической основы формирования цветков.