Одноразовые части растений мутируют быстрее

Новое исследование, опубликованное 9 апреля в открытом журнале PLOS Biology, впервые проверило гипотезу о том, что скорость мутаций — это баланс между вредом от мутаций и затратами на их подавление. Согласно этой идее, долгоживущие части организма и те, что дают потомство, должны мутировать медленнее. Учёные из Нанкинского университета (Китай) и Милнеровского центра эволюции Университета Бата (Великобритания) проверили это на растениях.

Большинство новых мутаций в ДНК вредны, поэтому естественный отбор обычно снижает частоту мутаций. Однако их предотвращение требует затрат, поэтому степень ограничения мутаций должна зависеть от баланса между будущим воздействием мутации и стоимостью её предотвращения.

В отличие от животных, у растений нет чётко выраженной зародышевой линии. Исследователи предположили, что:

• Клетки в стеблях должны иметь более низкую скорость мутаций, чем в корнях, так как корни не дают семян.
• Листья должны мутировать медленнее, чем лепестки, поскольку лепестки очень недолговечны.
• Ветви, выросшие за один сезон, должны иметь одинаковую частоту мутаций.

Проанализировав более 750 геномов 8 видов растений, авторы подтвердили все три предсказания.

Дальнейший анализ показал:

• Соотношение числа мутаций в побегах к корням было выше у многолетних видов, чем у однолетних. Это логично, так как мутации в побегах однолетников редко передаются следующему поколению, в отличие от многолетников.
• Усики (столоны) земляники накапливали мутации быстрее, чем растения, вырастающие из них. Оказалось, что большинство клеток усика не развиваются в новое растение, поэтому они больше похожи на корни, чем на побеги.

Авторы отмечают, что на скорость мутаций влияют не только эволюционные перспективы клеток. Ранее было показано, что стресс повышает частоту мутаций. Команда также обнаружила, что у растений, выращенных в лаборатории, скорость мутаций значительно выше, чем у полевых. Это указывает на хрупкость и зависимость мутационного процесса от локальных условий.

Профессор Лоуренс Хёрст прокомментировал: «Это подтверждение теории потенциально важно для многих областей, особенно для понимания рака. Наши результаты поддерживают идею, что одна из причин, по которой долгоживущие виды (например, синие киты) заболевают раком позже, чем короткоживущие (например, мыши), заключается в том, что они больше инвестируют в снижение скорости соматических мутаций».