Исследование проливает свет на эволюцию первых цветков

Чарльз Дарвин назвал внезапное появление цветковых растений около 130 миллионов лет назад «отвратительной тайной», которую ученым еще предстоит разгадать.

Новое исследование Университета Флориды, которое будет опубликовано на следующей неделе в онлайн-версии Proceedings of the National Academy of Sciences, помогает пролить свет на эту тайну, предоставляя информацию о том, как выглядели первые цветки и как они эволюционировали из нецветковых растений.

Цель исследования — понять исходную регуляторную программу, или набор генетических «переключателей», которая создала первый цветок у общего предка всех ныне живущих цветковых растений (покрытосеменных). Цветок — одно из ключевых эволюционных новшеств, ответственное за массовый эволюционный взрыв, в результате которого появилось, возможно, до 400 000 видов покрытосеменных.

До появления цветковых растений мир семенных растений доминировали голосеменные (например, сосны, саговники и гинкго), у которых вместо цветков есть шишковидные структуры. Голосеменные впервые появились в летописи окаменелостей около 360 миллионов лет назад.

Исследование сравнивает генетическую структуру двух сильно различающихся цветковых растений: Arabidopsis thaliana (модельный организм) и дерева авокадо Persea americana, которое принадлежит к более древней линии так называемых базальных покрытосеменных.

Ключевые выводы:

• Цветок Persea является «генетической окаменелостью», все еще несущей генетические инструкции, которые могли бы позволить преобразовать шишки в цветки.
• У продвинутых покрытосеменных четыре типа органов цветка: плодолистики (женские), тычинки (мужские), лепестки и чашелистики. У базальных — три: плодолистики, тычинки и листочки околоцветника (тепалии).
• Исследователи обнаружили значительное генетическое перекрытие между тремя типами органов у Persea, хотя они развиваются в разные структуры. Это указывает на то, что в глубоком прошлом границы между органами были более размытыми.
• Естественный отбор впоследствии установил более жесткие границы, что привело к появлению четырех дискретных органов с огромным разнообразием форм, цветов и количества.
• Исследование подчеркивает важность изучения примитивных цветковых растений, таких как авокадо, для понимания ранней истории цветка, поскольку они представляют собой важное звено с первыми цветками.

Источник: University of Florida