Удвоение генома — причина появления большего числа видов растений, чем считалось ранее
Дополнительные наборы хромосом, по всей видимости, в среднем не дают растениям ни преимуществ, ни недостатков, но всё же играют ключевую роль в возникновении новых видов. К такому выводу пришли учёные из Индианского университета в Блумингтоне и трёх других учреждений в статье, опубликованной на этой неделе в Proceedings of the National Academy of Sciences.
Ботаники давно подозревали, что полиплоидия — наследуемое приобретение дополнительных наборов хромосом — является «воротами» к видообразованию. Однако существовал консенсус, что полиплоидия — второстепенная сила, аномалия, ответственная лишь за 3–4% видов цветковых растений и папоротников.
Первое прямое и всестороннее исследование роли полиплоидии в эволюции растений серьёзно ставит эту точку зрения под сомнение.
«В настоящей статье мы ясно показываем, что это обычный процесс, — заявил эволюционный биолог и ведущий автор Трой Вуд. — 15% видов цветковых растений и почти треть видов папоротников происходят непосредственно от полиплоидов».
Исследование также показывает, что линии растений, берущие начало от полиплоидного предка, по-видимому, не более успешны в образовании новых видов, чем диплоидные растения (имеющие два набора хромосом).
«Тот факт, что полиплоидия, похоже, не влияет на скорость диверсификации [видообразования], должен уменьшить количество восторженных комментариев о "преимуществах полиплоидии"», — отметил соавтор работы Лорен Ризеберг.
Полиплоидия может приводить к видообразованию, поскольку полиплоидные особи часто не способны производить жизнеспособное потомство со своими диплоидными родственниками.
Растения в этом отношении уникальны. Многие виды не только переносят дополнительные наборы хромосом, но и полиплоидия, судя по всему, является повторяющейся темой на протяжении всей эволюции растений.
«Некоторые виды цветковых растений имеют более 400 хромосом, а некоторые папоротники — более 1000 из-за повторяющихся случаев полиплоидии в ходе их эволюции», — пояснил Трой Вуд.
Одно из следствий исследования заключается в том, что распространённость полиплоидии у растений может объясняться просто тем, что полиплоидные мутанты возникают часто, без какого-либо специального преимущества. В эволюционной биологии такой тип изменений, не связанный с действием естественного отбора, называется нейтральным.
«Я действительно думал, что мы найдём доказательства того, что полиплоиды имеют преимущество. Идея о том, что большое количество полиплоидных видов и связанное с этим высокое число хромосом может быть просто результатом нейтрального процесса, интригует», — сказал Вуд.