Половое размножение — лишь запасной вариант для мучнистой росы

Исследователи из Университета Цюриха и Института селекции растений Общества Макса Планка проанализировали генетический материал разновидностей мучнистой росы, поражающей пшеницу и ячмень. Результаты, опубликованные в Nature Genetics и PNAS, раскрывают долгую историю коэволюции патогена и растения-хозяина.

Бесполое потомство более успешно

Грибок размножается двумя способами: половым (с рекомбинацией генетического материала) и бесполым (потомство генетически идентично материнскому грибку). Успех этих методов различен: «Обнаруженные на заражённых растениях грибки успешно размножались половым путём лишь раз в несколько столетий, в основном размножаясь бесполым способом».

Причина в адаптации паразита к защитным механизмам растения-хозяина. Новые генетические комбинации ухудшают эту адаптацию. Генетически идентичное потомство уже успешного грибка имеет идеальные предпосылки для заражения. Потомство от бесполого размножения, как правило, успешнее. Эта модель характерна для многих паразитических грибов.

Половое размножение всё ещё ценно

Анализ генов показал, что мучнистая роса паразитировала на предковой форме пшеницы уже 10 000 лет назад, до её одомашнивания. Ни последующая селекция, ни спонтанные мутации не смогли надолго защитить пшеницу от грибка.

В этом заключается преимущество полового размножения, почему этот обычно неуспешный цикл всё ещё важен для грибка. Пшеница и грибок вовлечены в постоянную эволюционную «гонку вооружений». «Если пшеница улучшает защиту, грибок должен успевать за ней, иначе он проиграет. Это возможно только путём рекомбинации генетического материала, то есть полового размножения».

В течение тысячелетий происходил половой обмен и смешение генетического материала разных разновидностей мучнистой росы, что приводило к появлению новых форм, способных атаковать новые сорта пшеницы. Учёты предполагают, что торговля зерном в древнем мире частично способствовала возникновению новых разновидностей грибка.