Исследователи из Университета Кобе в сотрудничестве с коллегами из Института науки и технологий Окинавы изучили механизмы эволюции и выживания растений, полностью отказавшихся от фотосинтеза.
Представители рода Balanophora — паразиты, которые получают питательные вещества за счет корней других растений, смогли сохранить ключевые клеточные функции и при этом перейти к преимущественно бесполому размножению. Работа опубликована в журнале New Phytologist.
Эти необычные растения большую часть жизни проводят под землей, появляясь на поверхности только в период цветения. Некоторые виды полностью отказались от полового размножения, образуя семена без опыления. Как отметила автор исследования, ботаник Кэндзи Суэцугу, цель работы заключалась в переосмыслении основополагающего вопроса: «что значит быть растением», если организм утратил фотосинтез и главные черты зеленых форм.
Ученые впервые объединили три уровня анализа — родственные связи между видами, изменения в геноме и особенности их экологии и размножения. Несмотря на утрату генов, связанных с фотосинтезом, пластиды (органеллы, характерные только для растительных клеток) Balanophora не исчезли: растения продолжают направлять в них множество белков, что указывает на их критическую роль в метаболизме паразита.
Анализ также показал, что асексуальное размножение — способность образовывать семена без оплодотворения — возникало в эволюции Balanophora неоднократно. Эта стратегия, по мнению исследователей, способствовала распространению растений по островной дуге от Японии до Тайваня, где опылители могут отсутствовать. Ранее Суэцугу показывал, что в опылении Balanophora часто участвуют неожиданные агенты — верблюжьи сверчки или тараканы, однако бесполое образование семян становится решающим фактором выживания, когда партнеров или насекомых недостаточно.
Работа демонстрирует, на какой предел может выйти паразитическое растение, полностью отказавшись от фотосинтеза, но сохраняя пластиды как метаболические центры. Следующий этап исследований, по словам Суэцугу, — выяснить, какие соединения синтезируют эти пластиды и какую роль они играют в поддержании паразитического образа жизни Balanophora в корнях растения-хозяина.
Фото: hi-tech.mail.ru
