Хищное растение с крошечным геномом удивляет сложностью

Маленький геном может содержать большие эволюционные сокровища. Пример тому — хищное растение пузырчатка (Utricularia gibba), обитающее в водной среде, не имеющее выраженных корней и использующее миниатюрные ловушки с вакуумным механизмом для поимки добычи.

Исследование, опубликованное в Molecular Biology and Evolution, показало, что геном пузырчатки, состоящий примерно из 80 миллионов пар оснований ДНК, в шесть раз меньше генома винограда. Однако при этом пузырчатка обладает большим количеством генов — около 28 500, в то время как у винограда их около 26 300.

Уникальная генетическая архитектура

Несмотря на «сжатый» геном, пузырчатка не является минималистичным растением. Её компактная архитектура — результат истории «безудержного» удаления ДНК, в ходе которого растение быстро добавляло, а затем устраняло генетический материал.

Профессор Виктор Альберт, руководивший исследованием, отмечает: «Гены, которые остались, — это те, что смогли выдержать это давление удаления. Следовательно, селективное преимущество от наличия этих генов должно быть довольно высоким».

В частности, U. gibba особенно богата генами, которые могут способствовать хищничеству — например, генами, позволяющими растению создавать ферменты, подобные папаину, для расщепления белков. Также у неё много генов, связанных с биосинтезом клеточных стенок, что важно для водных видов.

Быстрый оборот генов

Сравнение с четырьмя родственными видами выявило модель быстрых генетических изменений. В истории U. gibba произошло три события дупликации всего генома. Однако это быстрое приобретение генов было сбалансировано столь же быстрым удалением, в основном некодирующей «мусорной ДНК».

«Пузырчатка постоянно теряет гены, но и приобретает их с достаточной скоростью, чтобы выживать и вырабатывать адаптации для своей уникальной экологической ниши», — поясняет Альберт.