Учёный указывает на неточность в большинстве учебников биологии
Почти все учебники биологии ошибаются, согласно новой статье, соавтором которой является исследователь из Университета Канзаса Кристофер Хауфлер. Он и его коллеги призывают издателей их пересмотреть.
В текущем выпуске журнала BioScience профессор экологии и эволюционной биологии сожалеет о распространённом заблуждении в подаче материала о папоротниках в основных учебниках биологии. Папоротники — интригующая группа растений, успешно населяющих Землю около 300 миллионов лет, дольше, чем любые цветковые растения или сосны.
"Система размножения папоротников неточно представлена в большинстве учебников биологии на всех уровнях образования", — заявил Хауфлер, изучающий систематику, эволюцию, биогеографию и популяционную генетику папоротников.
Хауфлер и его коллеги обнаружили, что большинство учебников изображают папоротников как крайних инбридеров. Это связано с тем, что растения производят микроскопические споры, которые прорастают, образуя крошечные обоеполые растеньица — гаметофиты, способные воспроизводить новые, генетически идентичные растения без аутбридинга.
"Это означает, что папоротники способны генерировать 100% инбредных и гомозиготных особей за одно поколение", — пояснил Хауфлер. "Все зациклились на идее, что папоротники воспроизводят сами себя, используя генетически идентичные яйцеклетки и сперматозоиды для создания новой особи. Эта способность затмила логику в размышлениях о том, как они на самом деле размножаются в природе".
Полевые и молекулярные исследования, проведённые в 1980-х годах, показали, что способность папоротников к самовоспроизведению лучше рассматривать как "резервную систему". Было установлено, что подавляющее большинство размножения папоротников состоит из аутбридинга между генетически различными родителями, что приводит к генетической изменчивости, почти так же, как и у других растений.
"В 1980-х годах впервые появилась возможность изучить природные популяции и их генетическую изменчивость", — сказал Хауфлер. "Мы обнаружили, что природные популяции были генетически изменчивы, как и другие природные популяции. Это перевернуло представление о размножении папоротников. Предыдущее предположение о том, как они размножаются, было неточным. Хотя многие виды обладают способностью к размножению без аутбридинга, это не то, что они регулярно практикуют".
Поскольку папоротники являются второй по разнообразию группой сосудистых растений (около 12 000 отдельных видов), миф о повсеместном инбридинге папоротников, представленный в большинстве учебников, создаёт противоречие, которое сбивает с толку вдумчивых студентов-биологов.
"Эволюционная биология 101 говорит, что для эволюции требуется изменчивость", — отметил Хауфлер. "Здесь у нас целая группа, показавшая большое разнообразие с 12 000 видов растений, и умный студент спрашивает: 'Как папоротники создали столько изменчивости, если она не поддерживалась в популяциях?' Мы все знаем, что без необходимого генетического материала для адаптации эти организмы вымерли бы".
Авторы хотят изменить тот факт, что сложные полевые работы и молекулярный анализ, часть из которых проводил сам Хауфлер, не нашли широкого отражения в учебниках, хотя более полная картина репродуктивных процессов папоротников была понятна уже три десятилетия.
Хауфлер считает, что учебники сохраняют миф о том, что папоротники размножаются в основном путём инбридинга, потому что эта идея одновременно увлекательна и проста для понимания.
"Правда делает вещи немного более сложными", — сказал он. "Наше понимание биологии постоянно меняется, постоянно происходят открытия, которые опровергают прежние предположения, — и учебникам просто нужно время, чтобы угнаться. Это также добавляет сложности, которую многим преподающим биологию пришлось бы изучать. Чем сложнее вещи, тем больше студенты путаются, и это трудно включить в учебник. Однако мы пытаемся продвинуть идею, что эта большая сложность в истории папоротников имеет гораздо больше биологического смысла. Наши открытия делают гораздо более логичным понимание того, как папоротники стали такими разнообразными — потому что у них такая же генетическая система, как и у любого другого растения".
Тем не менее, эта резервная способность папоротников к размножению через инбридинг может объяснить, почему они пережили другие разновидности растений на протяжении эонов.
"Есть папоротники, которые очень эффективно использовали этот уникальный способ размножения", — сказал Хауфлер. "Их микроскопические споры могут быть занесены на вулканический остров, на котором вообще нет организмов. Если они могут размножаться одной-единственной спорой, они могут быть первопроходцами на бесплодной земле. Это добавляет дополнительную возможность в жизненный цикл этих организмов и даёт им более широкий спектр вариантов для колонизации открытых местообитаний. Но как только они прибыли туда и создали одну особь, следующая спора, попавшая туда, может создать больше генетической изменчивости".
Вместо того чтобы подчёркивать инбридинг, Хауфлер заявил, что надеется, что публикация этой статьи побудит авторов учебников подчеркнуть большую гибкость возможностей размножения у папоротников, что привело к их замечательной эволюционной долговечности.