Мучнистая роса в эволюционном тупике

Геном мучнистой росы, способной уничтожать целые урожаи, содержит почти 120 миллионов пар оснований — один из самых крупных среди сумчатых грибов. Однако количество генов у патогена составляет всего около 6000, что значительно меньше, чем у родственных видов.

Потеря генетической сложности

Сравнение грибных геномов показало, что мучнистая роса утратила большую часть своей генетической сложности в ходе эволюции. Размер её генома в основном обусловлен так называемыми «прыгающими генами» (транспозонами), которые вставляют новые последовательности и вызывают ошибки, перемешивая генетический материал. В результате этих изменений гриб приобрёл множество новых пар оснований, но также потерял множество генов, чьи рамки считывания были нарушены вставками.

Неспособность к самостоятельной жизни

Исследование международного консорциума учёных показало, что у патогена отсутствует 99 генов, необходимых для независимой жизни, но сохранившихся, например, у пекарских дрожжей (другого сумчатого гриба). В частности, мучнистая роса не может:

Как паразит, она получает всё необходимое от растения-хозяина. По словам Ральфа Панструги из Института селекции растений Общества Макса Планка: «Она может обойтись без этих генов. Однако цена — приверженность паразитическому образу жизни. Обратного пути к самостоятельной жизни нет. Это подтверждает закон Долло: однажды утраченная генетическая сложность никогда не может быть восстановлена в прежнем виде».

Стратегия незаметного вторжения

Гриб также лишён многих генов, необходимых для активной атаки растительной клетки. Например:

  • Он производит очень мало транспортных белков (в отличие от других болезней растений, которые используют их для впрыскивания токсинов или выкачивания защитных белков из клетки)
  • Он образует мало ферментов для разрушения клеточной стенки растения

«Очевидно, у гриба мучнистой росы нет генетического оборудования для масштабной атаки. Вместо этого его стратегия — незаметно проникнуть в растение, не давая иммунной системе повода для защитной реакции. Это соответствует его паразитическому образу жизни. Гриб не заинтересован в уничтожении хозяина, а в мягком и длительном подчинении», — поясняет Панструга.

Специализация на конкретном хозяине

Патоген, колонизирующий ячмень, использует для подчинения всего 4% своего генетического арсенала — лишь 248 генов, потенциально вовлечённых в этот процесс. Сравнение с другими видами мучнистой росы (например, поражающими горох или Arabidopsis) показало, что все три вида разделяют только 7 из этих генов. Остальные уникальны для ячменной расы. Эта исключительность указывает, что генетическое оснащение развивалось для тесной связи с конкретным растением-хозяином, тогда как другие виды мучнистой росы нашли иные генетические решения.

(По материалам Science от 10 декабря 2010 г.)