Растения могут иметь единого предка
Международная группа учёных проанализировала ДНК примитивных микроскопических водорослей. Их выводы указывают, что все растения на Земле, возможно, произошли от единого предка.
С 1960-х годов среди учёных идёт дискуссия о том, как первые виды растений возникли от 1 до 1,5 миллиардов лет назад. Наиболее распространённая гипотеза гласит, что царство растений имело единого предка, который сформировался, когда пластида вступила в симбиотический союз с цианобактерией. Новое исследование подтверждает эту гипотезу.
Пластиды — это класс органелл, включающий хлоропласты. Хлоропласты придают зелёный цвет растениям и зелёным водорослям, так как содержат пигмент хлорофилл, способный преобразовывать энергию света в энергию, полезную для клетки, в процессе фотосинтеза.
Первичные пластиды есть у всех зелёных растений, глаукофитов и красных водорослей. Изначально они были цианобактериями, которые стали частью клетки. Глаукофиты — это группа микроскопических сине-зелёных водорослей, обитающих в пресной воде. Известно всего 13 их видов, и ни один не является распространённым. Они мало изучены, хотя некоторые учёные полагают, что они могут быть наиболее похожи на исходные водоросли, которые первыми включили цианобактерию.
Исследовательскую группу возглавила биоинформатик Дана Прайс из Лаборатории Бхаттачарьи в Университете Рутгерса (Нью-Джерси, США). Команда Прайс проанализировала ДНК пластид глаукофита Cyanophora paradoxa — одной из самых примитивных известных водорослей — и сравнила её с ДНК пластид других водорослей (красных и зелёных) и различных наземных растений.
Анализ ДНК пластиды C. paradoxa показал, что она сохранила следы своей эволюции от древнейших цианобактерий, поскольку включает гены, необходимые для ферментации и биосинтеза крахмала. Также было обнаружено, что её ДНК содержит гены, схожие с генами древних бактерий, подобных Chlamydiae.
Гены, полученные от Chlamydiae-подобных бактерий, позволяют экспортировать продукты фотосинтеза из пластиды в остальную часть клетки, а также полимеризовать фотосинтат в полисахариды для хранения.
Генетический анализ позволяет предположить, что включение цианобактерии произошло всего один раз и потребовало кооперации между клеткой-хозяином, фотосинтезирующей цианобактерией и Chlamydia-подобной бактерией. Цианобактерия (ставшая пластидой) обеспечивала пищу за счёт солнечного света, а другая бактерия сделала продукты фотосинтеза доступными для хозяина.
Доктор Бхаттачарья, в честь которого названа лаборатория, заявил, что три компонента вместе сформировали новую органеллу, но гены также были рекрутированы из множества источников до развития клеточных стенок. Около 60 миллионов лет назад амёба Paulinella также включила в себя фотосинтезирующую цианобактерию. Лаборатория Бхаттачарьи сейчас анализирует эту амёбу, чтобы лучше понять процесс.
Статья опубликована в журнале Science.