Эволюция взморника оказалась значительно моложе, чем считалось
Новое исследование, опубликованное в Nature Plants, пересматривает временные рамки эволюции и распространения взморника — одного из самых распространённых морских растений и важнейшего океанического поглотителя углерода.
Ключевые открытия
- Возраст вида: Ранее считалось, что взморник начал колонизировать океаны около 3 миллионов лет назад. Новые данные показывают, что это произошло всего ~250 000 лет назад.
- Распространение: Многие ключевые события колонизации Атлантического океана произошли в последние 20 000–40 000 лет.
- Генетическое разнообразие: Молодые луга в Атлантике значительно менее разнообразны, чем их предки в Тихом океане, что делает их более уязвимыми к изменению климата.
Маршрут расселения
- ~250 000 лет назад: Взморник распространился из Японии через океанические течения к побережьям Южной Калифорнии и Мексики.
- ~150 000 лет назад: Японская популяция пересекла Тихий океан на север — к Вашингтону, Британской Колумбии и Аляске.
- После этого: Растение быстро проникло в Атлантический океан через Берингов пролив (ставший доступным из-за таяния арктических льдов) и окончательно закрепилось там в последние десятки тысяч лет (у берегов Северной Каролины, Норвегии, Португалии и др.).
Методология исследования
Учёные столкнулись с отсутствием близкого вида для калибровки традиционных «молекулярных часов». Вместо этого они использовали событие дупликации всего генома, которое произошло у предка взморника примерно 67 миллионов лет назад. Поскольку дублированные хромосомы со временем дивергируют с предсказуемой скоростью, это позволило откалибровать генетические часы на основе самой геномной сборки.
Несколько независимых команд анализировали разные генетические маркеры:
- Изменения в белковых последовательностях.
- Точечные мутации в геноме.
- Изменения в геноме хлоропластов. Все три подхода независимо дали согласованные временные оценки ключевых событий колонизации.
Значение для экологии и сохранения вида
Взморниковые луга, занимая всего 0.2% площади дна океана, отвечают за почти треть углерода, секвестрируемого в океане. Понимание эволюционной истории и генетической устойчивости древних тихоокеанских популяций поможет в разработке стратегий по сохранению более молодых и уязвимых атлантических лугов и поддержанию их роли как поглотителя углерода.
Вклад: Исследование стало возможным благодаря ресурсам U.S. Department of Energy Joint Genome Institute, которые предоставили геномную сборку, биоинформатическую экспертизу и секвенирование всех глобальных популяций взморника.