Переваривать белки мог бы научиться каждый цветок, шутят ученые

Ученые из Университета Вюрцбурга исследовали три близкородственных плотоядных растения и показали, что способность ловить и переваривать пищу, богатую белком, появилась у них из-за генетических манипуляций, произошедших естественным образом 60 млн лет назад.

Речь в исследовании идет о венериной мухоловке (Dionaea muscipula), альдрованде пузырчатой (Aldrovanda vesiculosa) и росянке лопатчатой (Drosera spatulata). Они близкие родственницы, и в отличие от куда более распространенных среди плотоядных растений пассивных ловушек — если кто упал в мешок с пищеварительным соком, прощайся с жизнью,— их органы для ловли членистоногих движущиеся. Венерина мухоловка захлопывает «пасть» из модифицированных листьев, как только ощущает множественное прикосновение; к посадочной площадке на листе росянки насекомое приклеивается, после чего лист сворачивается; наконец, альдрованда, водное растение, скручивается в ответ на прикосновение проплывающего сквозь нее рачка или личинки насекомого. Итог один: жертва будет переварена.

Йорг Шульц, компьютерный биолог, и Райнер Хедрих, ботаник, из Университета Вюрцбурга решили выяснить, как у растений развились такие ловушки. Они секвенировали геномы всех трех хищников и сравнили их с геномами также плотоядного кувшиночника Лоу (Nepenthes lowii) и безобидных свеклы и папайи.

Оказалось, что главное отличие растений-охотников от более мирных — генетическая метаморфоза, случившаяся у их общего предка примерно 60 млн лет назад. Произошла дупликация генома — и часть его, которая некогда использовалась, к примеру, в корнях, стала работать в хищных листьях. Корни умеют усваивать питательные вещества из почвы, а гены, переехавшие на листья, научились усваивать питательные вещества из членистоногих! «Захватывающая находка,— впечатлен Кеннет Кэмерон, ботаник из Университета Висконсина,— гены, работающие в корне, экспрессируются в листьях!»

А Виктор Альберт, биолог-эволюционист из Университета Буффало, скептичен: по его мнению, у вюрцбургских исследователей нет достаточных данных для доказательства своих выводов — некоторые гены, кстати переданные растениям для того, чтобы они стали хищными, существовали у общего предка трех секвенированных растений и кувшиночника Лоу. Альберт сейчас занимается тем, что секвенирует еще два вида росянок, чтобы подтвердить свои наблюдения.

Луис Эррера-Эстрелла, специалист по геномике растений из Техасского технического университета, напротив, не подвергает сомнению выводы Шульца и Хедриха: ему интересно изучать, как природа перемонтировала гены, чтобы наградить растения способностью переваривать белковую пищу. Хедрих же шутит: «Мы указали путь к плотоядности всем растениям!»

По материалам журнала Science https://www.sciencemag.org/news/2020/05/how-venus-flytraps-evolved-their-taste-meat

Анатолий Кривов