Как ретропозиция генов помогла растениям завоевать Землю

Около 1.2 миллиарда лет назад сложная клетка поглотила цианобактерию (сине-зелёную водоросль). Это событие привело к появлению хлоропласта — органеллы, ответственной за фотосинтез, и в конечном итоге позволило развиться огромному разнообразию растительной жизни на Земле.

Изначально отношения были симбиотическими: цианобактерия поставляла питательные вещества, а клетка-хозяин обеспечивала защиту. Со временем большая часть генетического материала бактерии была перенесена в геном клетки-хозяина, и она утратила способность к самостоятельной жизни.

Чтобы понять механизм этого переноса, учёные из Института Карнеги и Университета Рутгерса исследовали амёбу Paulinella. Она содержит хроматофор — развивающуюся органеллу, возникшую в результате поглощения цианобактерии всего около 100 миллионов лет назад, что делает её отличной моделью для изучения древних событий.

Ключевой вывод исследования: процесс "одомашнивания" бактерии и превращения её в органеллу был облегчён механизмом ретропозиции ("копировать-вставить").

• Этот механизм использует РНК для создания копий генов симбионта и их вставки в разные участки генома хозяина.
• Множественная вставка генов позволила клетке-хозяину взять под контроль гены цианобактерии.
• В частности, это усилило способность амёбы регулировать реакцию на избыток света — состояние, когда клетка особенно уязвима к повреждениям.

Поскольку ретропозиция — древний и высококонсервативный механизм, есть все основания полагать, что он был критически важен для эволюции хлоропласта и, как следствие, лежит в основе существования всей растительной жизни на нашей планете.