Более 500 миллионов лет назад растения начали покидать воду и колонизировать землю. Мхи и цветковые растения эволюционно отклонились от общего предкового растения.
Однако обоим пришлось найти способы защитить себя от низких температур на суше. Например, всем растениям жизненно важно поддерживать текучесть клеточных мембран. Только достаточно жидкие мембраны обеспечивают транспортные процессы через барьер, который окружает растительную клетку в качестве защитной оболочки.
При понижении температуры мембрана затвердевает и становится менее проницаемой, что ухудшает функции клеток. Растения могут противодействовать этому, поскольку их клеточные мембраны содержат липиды, содержащие жирные кислоты.
Чем больше ненасыщенных жирных кислот содержат эти липиды, тем ниже температура, при которой мембрана затвердевает.
Исследовательская группа из Фрайбурга и Гёттингена определила новый белок, который играет важную роль в регуляции текучести мхов.
Он влияет на степень насыщения жирными кислотами в группе мембранных липидов, известных как сфинголипиды. Когда исследователи удалили ген, ответственный за образование этого белка, они обнаружили, что растения более чувствительны к холоду. В то же время они были более восприимчивы к оомицетам – нитчатым организмам, связанным с водорослями, которые включают возбудителей болезней растений, таких как ложная мучнистая роса и фитофтороз.
"Сфинголипиды являются важными строительными блоками для распознавания клеток и передачи сигналов у людей, животных и растений.
Мы обнаружили ранее неизвестный регулятор этих сфинголипидов во мхе и показали, что он также действует в цветковых растениях. Это открывает совершенно новые возможности в синтетической биологии », – объясняет Рески.
Фойсснер добавляет: «Наша работа показывает, что мхи и цветковые растения в процессе эволюции следовали разными путями, чтобы аналогичным образом регулировать текучесть мембран в холодных условиях. Это впечатляющий пример конвергенции эволюции растений на молекулярном уровне."
Как мхи приобрели этот ген, неясно.
Команда обнаружила это также в данных генома грибов, хоанофлагеллят, диатомовых водорослей и небольшой группы одноклеточных водорослей, которые пока мало изучены.