Анализ ДНК показал, что вариация числа копий генов движет быстрой адаптацией инвазивных растений

Новый метод анализа ДНК столетних образцов растений дал учёным преимущество в борьбе с распространением инвазивных видов. Исследователи из Университета Монаша и Мельбурнского университета обнаружили, что быстрая адаптация инвазивных растений обусловлена их способностью терять и приобретать гены — явлением, известным как «вариация числа копий» (copy number variation).

Открытие было сделано при изучении инвазивного сорняка амброзии, который родом из Северной Америки, а затем был завезён в Европу и Австралию. Работа опубликована в Proceedings of the National Academy of Sciences.

Амброзия сильно влияет на сельское хозяйство и является основным источником пыльцы, вызывающей сенную лихорадку.

Исследование проанализировало образцы ДНК растений, собранные ещё в 1830 году, и выявило поразительно схожие паттерны адаптации как в родных, так и в инвазивных популяциях.

Ведущий исследователь Джонатан Уилсон отметил, что результаты предполагают, что одни и те же генетические механизмы используются повторно для решения схожих экологических проблем при вторжении на новую территорию.

«Мы разработали новый метод для обнаружения крупных потерь и приобретений ДНК даже в старых и деградировавших образцах из музейных коллекций, — сказал доктор Уилсон. — Это позволило нам отследить эволюцию этих крупных генетических изменений во время инвазии и обнаружить свидетельства того, что естественный отбор, вероятно, способствовал их распространению».

Исследование также выявило потерю или приобретение гена, на который нацелен гербицид глифосат. Это может дать ключевое понимание эволюции устойчивости к гербицидам и проложить путь к более эффективным стратегиям борьбы с сорняками.

«Эти знания могут сыграть важную роль в разработке лучших стратегий для сдерживания распространения инвазивных сорняков, — добавил доктор Уилсон. — Это окажет огромное влияние на наших фермеров».

Старший исследователь, доцент Кэтрин Ходжкинс из Университета Монаша, отметила, что результаты дают редкое понимание того, как амброзия быстро эволюционировала, и подчёркивают важную роль приобретения и потери генов в адаптации.

«Приобретение и потеря генов, или вариации числа копий, являются ключевым двигателем адаптации, однако их часто упускают из виду во многих исследованиях из-за технических сложностей, — сказала доцент Ходжкинс. — Наше исследование показывает, что мы можем использовать существующие наборы данных для обнаружения этих вариантов, открывая дверь к важным новым открытиям».