Генетики узнали, как растения покорили сушу
Ученые нашли у мхов ген, который помогает справляться с высыханием, а у высших сосудистых растений стал основой для выработки древесины, необходимых для жизни на суше.
Результаты исследования, проведенного специалистами из Франции и США, опубликованы в журнале Nature Communications.
Первые наземные растения произошли от зеленых водорослей около 450 млн лет назад. Для выхода на сушу им пришлось «изобрести» три новых типа полимеров: кутин (воскоподобное вещество, защищающее поверхность растения от потери влаги), суберин (он нужен для транспорта воды в корнях) и лигнин (выполняет вместе с целлюлозой опорную функцию в составе древесины).
В частности, без лигнина растения никогда бы не смогли достигнуть больших размеров – если в море растительные органы поддерживает вода, то на воздухе им нужно опереться на что-то более прочное. Вот почему мхи, у которых нет лигнина, никогда не вырастают в высоту более, чем на несколько сантиметров. Тем не менее, авторы статьи выяснили, что у мхов всё же имеются некоторые гены, необходимые для синтеза этого вещества.
Ученые работали с мхом Physcomitrella, который часто выступает в роли модельного объекта в лабораторных исследованиях. Ученые отключили у него ген фермента P450, и обнаружили, что у мха перестали дифференцироваться ткани и, главное, пропала защитная кутикула, богатая фенолами. Тем не менее, этот дефект можно было компенсировать, подкармливая мох кофеиновой кислотой, которая фигурирует и в метаболических путях высших растений, лежащих в основе синтеза лигнина.
Получается, предки мхов, защищаясь от пересыхания при помощи кутикулы, тем самым подготовили «изобретение» лигнина - другого механизма, нужного для жизни на суше. То есть на генетическом уровне адаптации для наземного образа жизни возникали в связке. Интересно, что кутикула мхов отчасти напоминает суберин высших растений. Получается, для его синтеза впоследствии также могли пригодиться метаболические пути, понадобившиеся мхам для другой цели.