Почему красные водоросли не заселили сушу

Международная команда под координацией CNRS и UPMC на Биологической станции в Роскофе (Бретань) впервые секвенировала геном красной водоросли. В исследовании участвовали учёные из CEA-Genoscope, университетов Лилля-1 и Ренна-1, а также Национального музея естественной истории. Результаты опубликованы онлайн в журнале PNAS 11 марта 2013 года.

Неожиданно компактный геном

Объектом исследования стала Chondrus crispus (ирландский мох, или «пиока»), многоклеточная красная водоросль длиной около 20 см. Её геном оказался очень маленьким для многоклеточного организма:

• 9 606 генов и 105 миллионов пар оснований.
• Для сравнения: одноклеточная зелёная водоросль Chlamydomonas reinhardtii имеет 14 516 генов, а многоклеточное наземное растение Arabidopsis thaliana — 27 416.
• Геном Chondrus очень компактен: каждая функция обычно кодируется одним геном, семейства генов малы, а сами гены расположены близко друг к другу.

Эволюционное «бутылочное горлышко»

Исследователи выдвинули гипотезу, что более миллиарда лет назад красные водоросли пережили массовую потерю генетического материала из-за экстремальных условий среды. Это событие имело серьёзные последствия:

• Возможная утрата генов жгутиков, ответственных за подвижность клеток (например, гамет при половом размножении).
• Эта генетическая потеря, по мнению учёных, лишила красные водоросли пластичности и потенциала, необходимых для адаптации к жизни на суше, в отличие от зелёных водорослей, ставших предками всех наземных растений.

Значение исследования

Chondrus crispus — важный первичный продуцент в экосистемах скалистых побережий Северной Атлантики. Её клеточные стенки содержат каррагинаны (сульфатированные полисахариды, пищевая добавка E-407), используемые в пищевой промышленности. Секвенирование её генома:

• Открывает архив более 1,5 миллиардов лет эволюционной истории растений.
• Даёт новую основу для изучения биологии красных водорослей.
• Станет первым шагом в программе по изучению происхождения жизни на Земле, адаптации водорослей и путей биосинтеза ценных биомолекул (например, каррагинанов).
• Может помочь в открытии новых ферментов для морской биотехнологии.