Печеночник, одно из самых древних наземных растений, позволил ученым заглянуть на 400 миллионов лет назад и увидеть, как природа разработала защиту от вредного солнечного света.
Международная команда ученых под руководством специалистов из Женевского университета выяснила, как более 400 миллионов лет назад у первых наземных растений появился механизм защиты от ультрафиолетового излучения. Ключевым моментом в этом открытии стал печеночный мох Marchantia polymorpha — одно из старейших растений на Земле, возникшее в эпоху освоения флоры суши. Исследование было опубликовано в журнале Plant Physiology.
Солнечный свет необходим растениям для фотосинтеза, однако его UV-B-компонент может повреждать ДНК, клеточные мембраны и нарушать работу фотосинтетических механизмов. Чтобы выжить, растения в процессе эволюции развили специальный фоторецептор UVR8. Он функционирует как сенсор: улавливает UV-B и инициирует цепочку молекулярных реакций, которые активируют защитные гены и способствуют адаптации организма к световому стрессу.
«Строительные блоки» древней защиты оказались удивительно живучими
Исследование продемонстрировало, что основной механизм работы UVR8 практически не претерпел изменений с древнейших времен. Как его активация под воздействием UV-B, так и механизм отключения существовали у ранних наземных растений — задолго до появления цветковых.
Тем не менее, детали системы со временем значительно изменялись. Особенно интересным оказался белок SPA. У современных цветковых растений он тесно связан с контролем роста, тогда как у Marchantia polymorpha его роль значительно ограничена. Более того, растения без этого белка показали даже большую устойчивость к UV-B: похоже, в древней версии SPA скорее сдерживал защитную реакцию, чем усиливал её.
Исследователи полагают, что основные составляющие защиты возникли очень рано, а затем природа постепенно «пересобирала» их в зависимости от изменений в окружающей среде.
Почему это важно сегодня
Данная работа особенно актуальна на фоне изменений климата. Изменения в облачности, колебания уровня озона и изменения освещенности прямо отражаются на том, какую дозу UV-B получают растения. Понимание древних механизмов адаптации поможет более точно прогнозировать устойчивость современных экосистем и сельскохозяйственных культур.
Для справки
В 2023 году ученые нашли в ископаемой пыльце возрастом около 250 миллионов лет соединения, напоминающие природный солнцезащитный фильтр: они помогали растениям выживать в периоды особенно интенсивного ультрафиолета.
Ультрафиолет-B — это диапазон волн 280–315 нм. Этот диапазон наиболее активно повреждает биологические ткани.
Современные растения способны синтезировать специальные флавоноиды, которые действуют как естественный экран и частично поглощают UV-B.