Публикация в журнале Current Biology теперь проливает свет на тайную жизнь зеленых хищников. Ученый-растениевод Райнер Хедрих и эволюционный биоинформатик Йорг Шульц, оба из Университета Юлиуса Максимилиана (JMU) Вюрцбург в Баварии, Германия, и их коллега Мицуясу Хасебе из Университета Окадзаки (Япония) расшифровали и проанализировали геномы трех хищных животных. виды растений.
Они изучили венерическую мухоловку Dionaea muscipula, которая происходит из Северной Америки, всемирно распространенное водное колесо Aldrovanda vesiculosa и росянку ложколистную Drosera spatulata, которая широко распространена в Азии.
Все трое принадлежат к семейству росянки. Тем не менее, каждый из них завоевал разные среды обитания и разработал свои собственные механизмы отлова.
У Дионеи и Альдрованды концы листьев превращаются в складывающиеся ловушки. Росянка же прикрепляет свою добычу к поверхности листа липкими щупальцами.
Основные гены хищничества
Первое, что выяснила международная исследовательская группа, это то, что, несмотря на различный образ жизни и механизмы отлова, венерианская мухоловка, росянка и водяное колесо имеют общий «базовый набор» генов, необходимых для хищного образа жизни.
«Функция этих генов связана со способностью чувствовать и переваривать добычу животных, а также использовать их питательные вещества», – объясняет Райнер Хедрих.
«Мы смогли проследить происхождение генов плотоядных до события дублирования, которое произошло много миллионов лет назад в геноме последнего общего предка трех хищных видов», – говорит Йорг Шульц.
Дублирование всего генома предоставило эволюции идеальную игровую площадку для развития новых функций.
Генетическая бедность несмотря на особый образ жизни
К своему удивлению, исследователи обнаружили, что растениям не нужно особенно большое количество генов для хищничества. Напротив, три изученных вида на самом деле являются одними из самых бедных генами растений из известных. У Drosera 18111, у Dionaea 21135 и у Aldrovanda 25123 генов.
Напротив, у большинства растений от 30 000 до 40 000 генов.
Как это совместить с тем фактом, что для развития нового образа жизни обычно требуется множество новых генов?? «Это может означать только то, что специализация на кормах для животных сопровождалась увеличением количества генов, но также и массивной потерей генов», – заключает биолог Хасебе.
В отлавливающих органах активны корневые гены
Большинство генов, необходимых для ловушек для насекомых, также находятся в слегка измененной форме у нормальных растений. "У плотоядных растений несколько генов активны в улавливающих органах, а у других растений свое влияние на корень. В улавливающих органах эти гены включаются только тогда, когда жертва находится в безопасности », – объясняет Хедрих. Этот вывод согласуется с тем фактом, что корни у венериной мухоловки и росянки значительно сокращены. В водяном колесе они полностью отсутствуют.
Дальнейшие исследования функции захвата
Теперь исследователи получили представление об эволюции хищничества у растений и держат в руках три схемы этого особого образа жизни.
Их следующая цель – еще лучше понять молекулярные основы функции захвата.
«Мы обнаружили, что мухоловка Венеры подсчитывает электрические раздражители, вызванные добычей, может запоминать это число в течение определенного времени и, наконец, принимает решение, которое соответствует этому числу», – говорит Хедрих.
Теперь важно понять биофизико-биохимический принцип, по которому считаются хищные растения.