Папоротник-гибрид: результат скрещивания после 60 миллионов лет раздельной эволюции

Генетический анализ показал, что нежный лесной папоротник, обнаруженный в горах Франции, является гибридом двух отдалённо родственных групп растений, которые не скрещивались на протяжении 60 миллионов лет.

Для большинства растений и животных воссоединение после такого долгого перерыва считается невозможным из-за накопленных генетических и иных несовместимостей. По словам соавтора исследования Кэтлин Прайер, размножение после столь долгого эволюционного «разрыва» аналогично гибридизации слона с ламантином или человека с лемуром.

Исследование под руководством Прайер и Карла Ротфельса опубликовано в мартовском номере журнала American Naturalist за 2015 год.

Бледно-зелёный папоротник был найден растущим в дикой природе на лесной подстилке в Пиренеях. Анализ его ДНК неожиданно показал, что это результат скрещивания пузырника (oak fern) и кочедыжника (fragile fern). Эти две отдалённо родственные группы, хоть и встречаются на одной территории в Северном полушарии, перестали обмениваться генами и разделились на отдельные линии около 60 миллионов лет назад.

До этого самыми экстремальными случаями воссоединения считались гибриды видов древесных лягушек после 34 миллионов лет разделения и солнечников после почти 40 миллионов лет. «Для большинства видов растений и животных репродуктивная несовместимость наступает максимум через несколько миллионов лет», — отмечает Ротфельс.

Почему папоротники — исключение?

Учёные предполагают, что причина длительной совместимости может крыться в особенностях их размножения. Как и у многих организмов, оно требует слияния сперматозоида и яйцеклетки. Однако если многие растения полагаются на птиц, пчёл или других животных-опылителей, то папоротникам для «свидания» нужны лишь ветер и вода.

Растениям, зависящим от опылителей, сложнее возобновить скрещивание после долгой разлуки, особенно если животные, от которых они зависят, разборчивы в форме, размере цветка или других признаках, которые могли измениться за время.

«Эти результаты поднимают иную возможность», — говорит Ротфельс. Для папоротников и других растений, не зависящих от животных-посредников, репродуктивная несовместимость — ключевое условие видообразования — может развиваться медленнее. Это может объяснять, почему цветковых видов в 30 раз больше, чем папоротников, несмотря на более долгую историю последних.