Ученые выяснили, как растения пережили астероид, уничтоживший динозавров
Растения могли пережить удар астероида, уничтожившего нептичьих динозавров, благодаря удвоению собственных геномов. К такому выводу пришла международная группа биологов, опубликовавшая исследование в журнале Cell.
Ученые проанализировали 470 видов цветковых растений и установили, что всплески полиплоидизации - удвоения полного набора хромосом - совпадали с периодами глобальных климатических катастроф и массовых вымираний.
Авторы работы из Гентского университета и других научных центров под руководством Хенгчи Чена и Ива Ван де Пеера датировали 132 древних события удвоения генома у цветковых растений за последние 120 млн лет. Оказалось, что они распределены неслучайно, а образуют волны, совпадающие с крупными климатическими и эволюционными потрясениями.
Такие волны пришлись, в частности, на среднемиоценовое похолодание около 14 млн лет назад, эоцен-олигоценовый переход около 35 млн лет назад, палеоцен-эоценовый термический максимум около 55 млн лет назад и мел-палеогеновое вымирание 66 млн лет назад.
Полиплоидия давно известна биологам как один из важных механизмов видообразования у растений. При этом около трети современных видов растений, по данным ученых, возникли именно таким образом.
Однако ранее оставался неясным парадокс: новых полиплоидных растений появляется много, но древних линий, переживших миллионы лет, сравнительно мало. Считалось, что удвоение генома часто заводит эволюцию в тупик, поскольку создает проблемы с делением клеток, ростом и совместимостью с родственными видами.
Новое исследование показывает, что в стабильные периоды такие растения действительно могут проигрывать конкуренцию обычным видам. Но во время резких изменений среды ситуация меняется. Удвоенный геном может давать растениям больший размер клеток, повышенную устойчивость к засухе и засолению, а также дополнительный генетический материал для появления новых функций.
По словам ученых, в условиях экологического хаоса, когда многие конкуренты вымирают, полиплоидные растения получают шанс закрепиться и сохраниться на миллионы лет.
Самая мощная волна удвоений геномов произошла около 73 млн лет назад - незадолго до падения астероида. Исследователи предполагают, что именно эти ранние полиплоиды получили преимущество, которое помогло их потомкам пережить последующие катастрофы, включая извержения Деканских траппов, потепление в конце мелового периода и удар астероида у побережья нынешней Мексики.
При этом само мел-палеогеновое вымирание, как отмечают авторы исследования, оказалось не самым разрушительным событием для цветковых растений. Пик их вымирания на этом рубеже был самым слабым из пяти крупных вымираний, выявленных в палеонтологической летописи.
Ученые считают, что их выводы важны и для современности. По их словам, антропоцен - эпоха, в которую человек радикально меняет климат и экосистемы планеты, - по своим параметрам может быть сопоставим с прошлыми периодами крупных потрясений.
Это означает, что сейчас может формироваться новая волна полиплоидизации, последствия которой станут заметны только через миллионы лет. Какие растения окажутся в выигрыше, пока не известно, однако исследователи считают, что эволюционный механизм уже мог быть запущен.
