Колючий падуб демонстрирует способность адаптировать генетику к изменениям среды
Учёные, опубликовавшие статью в Botanical Journal of the Linnean Society, считают, что вариации листьев на одном дереве падуба — результат комбинированного воздействия активности травоядных и молекулярных реакций на изменения окружающей среды.
Способность организма менять характеристики в ответ на изменения среды известна как фенотипическая пластичность и является ключевым фактором эволюции вида. У растений это часто выражается в заметных изменениях листьев и цветов. Однако эта вариация форм листьев может происходить и в пределах одного дерева у многих видов, что известно как гетерофиллия.
Доктор Карлос Эррера из Национального исследовательского совета Испании (CSIC) и его коллега исследовали это явление у европейского падуба (Ilex aquifolium). У него одни листья колючие (защита от травоядных), а другие — гладкие.
Учёные хотели выяснить, является ли эта вариация ответом на изменения среды и происходит ли она без изменения последовательности ДНК организма, то есть за счёт эпигенетики. Они исследовали метилирование — химическую модификацию ДНК, которая не меняет её последовательность, но может иметь решающие последствия.
Изучив профили метилирования ДНК, гетерофиллию и активность травоядных у 40 деревьев падуба в лесу на юго-востоке Испании, они обнаружили, что 39 из них были гетерофилльными. На ветвях колючие и неколючие листья росли по соседству.
Исследование активности оленей и коз показало значимую связь между недавним объеданием и ростом колючих листьев. На высоте ниже 2,5 метров (средняя досягаемость взрослого благородного оленя) листья были стабильно более колючими.
Результаты выявили чёткую связь между активностью травоядных, фенотипической пластичностью и эпигенетическими изменениями, включающими модификации в статусе метилирования цитозина — одного из строительных блоков молекул ДНК. Это подтверждает теорию, что одна лишь эпигенетическая вариация может быть источником изменчивости в природных популяциях растений без изменения последовательности ДНК.
Исследование поддерживает идею, что наличие шипов и колючек у растений — ответ на активность травоядных. Способность растений реагировать на изменения среды через быстрые эпигенетические модификации вселяет умеренный оптимизм относительно выживания растений в быстро меняющемся мире.