Ученые обнаружили папоротник, содержащий более 6 миллиардов пар оснований ДНК

В новом исследовании ученые пытаются понять, как древовидный папоротник может накапливать хромосомы.

Фото из открытых источников

Папоротники – странные растения. Они зеленые и покрыты листьями, как и другие лесные растения, но чаще размножаются как грибы, выпуская облака спор. Многим видам не требуется партнер для размножения, в отличие от большинства их семеноносных собратьев. По оценкам последних исследований, папоротники эволюционно отделились от семеноносных растений около 400 миллионов лет назад.

А вот геномы папоротников, как выяснилось, поразительно огромны. Несмотря на уникальную физиологию папоротников и их связь с семенными растениями, исследователи в основном игнорировали эти странные геномы.

До недавнего времени только два (относительно небольших) генома папоротника были полностью секвенированы по сравнению с более чем 200 геномами цветковых растений.

Теперь первый полный геном древовидного папоротника «летающей паукообразной обезьяны» был успешно секвенирован. Его название будто бы намекает на то, каким образом эти странные растения накопили такой огромный набор генов.

«Если вы хотите понять происхождение семян или цветов, то папоротники - это очень важное сравнение», - говорит соавтор нового исследования, биолог из Института Бойса Томпсона при Корнеллском университете Фэй-Вей Ли. «Но что я действительно хочу знать, так это почему геномы папоротника такие огромные», - цитирует слова биолога издание Nature Plants.

Команда Ли обнаружила, что папоротник в форме пальмы содержит более 6 миллиардов пар оснований ДНК, что на миллиард больше, чем средний геном цветковых растений. У людей, например, около трех миллиардов пар.

Результаты последнего исследования показали, что более 100 миллионов лет назад предок этого папоротника полностью продублировал свой геном. То есть это, скорее всего, ошибка репликации, которая часто встречается у растений, говорит Ли.

Однако неясно, почему древовидные папоротники сохраняют так много генетического материала. Большинство цветковых растений возвращаются к более тонким геномам после дублирования.

Этот вид способен накапливать хромосомы. По словам биолога, для растений, которые размножаются бесполым путем, большой геном может добавить возможности для образования полезных мутаций. Папоротники долгоживущие растения, поэтому они развиваются медленнее, что, возможно, способствовало сохранению их генетического материала.

Используя полностью секвенированный геном, исследователи также обнаружили, какие гены создают необычный стволообразный стебель папоротника.

«Это очень ценная информация о том, как ключевые черты эволюционировали в стволовых растениях», - говорит биолог из Геттингенского университета в Германии Ян де Фриз.

«Используя эти знания, мы можем начать переделывать людей для биологических целей», - говорит он.