Геном тюльпанного дерева раскрывает митохондриальную ДНК древних цветковых растений

Исследование, опубликованное в открытом журнале BMC Biology, показало, что необычайно высокий уровень консервации митохондриального генома тюльпанного дерева (Liriodendron tulipifera) заставляет пересмотреть представления об эволюции покрытосеменных (цветковых) растений. Этот красивый «молекулярный ископаемый» обладает чрезвычайно низкой скоростью мутаций, что означает, что его митохондриальный геном оставался практически неизменным со времен динозавров.

Эволюционные исследования используют митохондриальные геномы для идентификации материнских линий, например, «митохондриальной Евы» у людей. У растений отсутствие геномных данных от ранних ответвлений эволюционного древа мешало восстановить картину эволюции генома.

L. tulipifera, произрастающий в Северной Америке, относится к магнолиидам — необычной группе двудольных растений, которые, как считается, отделились на ранних этапах эволюции цветковых растений.

Секвенировав митохондриальный геном L. tulipifera, исследователи из Университета Индианы и Университета Арканзаса обнаружили, что он имеет одну из самых низких скоростей синонимичных мутаций (не влияющих на функцию генов) среди всех известных геномов. По сравнению с людьми скорость ниже в 2000 раз — то количество геномных изменений, которое происходит у человека за одно поколение, у тюльпанного дерева заняло бы 50 000 лет. У магнолий скорость ещё ниже: аналогичное изменение заняло бы 130 000 лет.

У L. tulipifera сохранились древние кластеры генов и гены тРНК, включая многие гены, утраченные за последующие 200 миллионов лет эволюции цветковых растений. Один ген тРНК вообще не обнаружен ни у одного другого секвенированного покрытосеменного.

Профессор Джеффри Палмер, руководивший исследованием, пояснил: «Используя тюльпанное дерево в качестве ориентира, мы можем оценить, что митохондриальный геном предка покрытосеменных содержал 41 белок-кодирующий ген, 14 генов тРНК, семь генов тРНК, захваченных из хлоропластов, и более 700 сайтов редактирования белка. Основываясь на этом, можно сказать, что геном был более или менее «заморожен» во времени на протяжении миллионов и миллионов лет».