Мхи оказались более динамичными в эволюции, чем семенные растения
Международная команда исследователей, включая Бернарда Гоффнета из UConn, использовала технологию секвенирования ДНК, чтобы реконструировать генеалогическое древо мхов, история которых насчитывает не менее 400 миллионов лет. Результаты опубликованы в журнале Nature Communications.
Исследование основано на сравнении 142 видов мхов из 29 из 30 существующих отрядов. Учёные проанализировали сотни генетических последовательностей не только из ядер клеток, но и из других клеточных компонентов — пластид и митохондрий. По их словам, это первое исследование, использующее такой комплексный подход.
Ключевые выводы:
- Эволюционная история мхов оказалась чрезвычайно динамичной — гораздо более изменчивой, чем у семенных растений.
- Результаты дают представление о скорости эволюционных изменений, особенно крупных, ведущих к образованию новых ветвей на филогенетическом древе.
- Ранее мхи считались «сфинксами прошлого» или эволюционными тупиками из-за их древности и кажущейся простой архитектуры. Теперь же они рассматриваются как высокодинамичные линии.
Факторы эволюционного успеха:
Мхи распространены по всему миру и играют ключевую экологическую роль. Их разнообразие отражает уникальную способность адаптироваться к сложным условиям, таким как поверхность скал или стволы деревьев.
- Они пережили массовые вымирания, изменения глобальной температуры и события дупликации всего генома.
- В отличие от цветковых растений, многие мхи могут выживать без корней, полагаясь только на влагу из дождя или даже тумана.
Роль ДНК-анализа:
Изучение эволюции мхов было сложной задачей из-за скудной летописи окаменелостей и большого разнообразия. Даже с появлением ДНК-технологий сохранялись противоречия между генетическими данными и прежними морфологическими выводами.
- Фокус исследования — эволюция перистома, структуры, контролирующей распространение спор. Ранее считалось, что мхи с одинаковым строением перистома должны быть близкородственными.
- ДНК-анализ позволил проверить эту гипотезу. Как отмечает Гоффнет: «То, как вы устроены и как выглядите, не всегда лучший показатель вашей эволюционной истории». Генетические последовательности могут выявить следы общего происхождения, стёртые в морфологии из-за конвергентной или обратной эволюции.
Исследования такого масштаба опираются на коллекции биоразнообразия, которые служат источником тканей для выделения ДНК. Без этих коллекций подобная работа была бы невозможна.