Мы будем рады, если вы поддержите портал



Вконтакте Одноклассники Твиттер Фейсбук

красный зелёный голубой

Американские ученые раскрыли секрет появления хищных растений

Американские ученые раскрыли секрет появления хищных растений
ПОЛНЫЙ АНТИПАРАЗИТАРНЫЙ КОМПЛЕКТ (НА 10 ДНЕЙ ЧИСТКИ). ЛИМОННО ЭВКАЛИПТОВАЯ ЧИСТКА


Ученые из Соединенных Штатов Америки попытались ответить на вопрос, каким образом некоторые растения превратились в хищников. Как было установлено, значительная роль в данном процессе отведена многочисленным перестройкам хромосом. За счет этого организмы приобретают сложные ловушки, из которых жертва выбраться не в состоянии.

Одним из таких хищных растений является пузырчатка горбатая. Это растение в охоте на мелких водных насекомых использует пузыри-ловушки. В тот момент когда жертва прикасается к чувствительным волоскам на пузыре, ее мгновенно засасывает вместе с водой внутрь. Насекомое не может выбраться, поэтому умирает в пищеварительных соках растения.

По мнению исследователей, данное растение приобрело способность питаться насекомыми благодаря своему геному. В процессе эволюции происходит появление, исчезновение и перестройка генов, что приводит к изменениям организма. С ДНК растений-хищников произошло нечто, что послужило причиной превращения обычных цветов в настоящих монстров. А что именно произошло можно узнать по следам древних генетических событий, оставленных в геноме пузырчатки.

Это растение обладает относительно небольшим геномом. Иными словами, в ходе эволюции множество генов было удалено за ненадобностью, но среди сохранившихся были те, которые и превратили растение в хищника. Появились они вследствие изменений ДНК, делавших организм более устойчивым к условиям окружающей среды.

В том случае, если мутация затронет участок ДНК, который играет важную роль в жизнедеятельности растения, это послужит причиной поломки белка, который им кодируется. Несмотря на то, что мутация могла бы быть полезной и перестроить ген на выполнение других функций, зачастую она является вредной и может послужить причиной гибели организма. Впрочем, в некоторых случаях хромосомы в ходе копирования перестраиваются, в результате чего происходит удвоение участка ДНК – так называемая дупликация. Так образуется дополнительная копия гена, которую можно изменять в любых вариациях. Расположены эти гены-двойники рядом друг с другом, формируя тандемный повтор.

Иногда, отмечают ученые, происходит удвоение не какого-то определенного участка, а целой хромосомы или всего генома. Подобные события в процессе эволюции животных, растений и грибов происходили неоднократно. Кратное увеличение числа хромосом в организме получило название полиплоидии. В силу того, что происходит копирование всех генов, то, соответственно, увеличивается и число белковых продуктов, которые производятся ими. На первый взгляд, нет ничего плохого в том, что всего стало в два раза больше. На самом деле, в каждом организме действуют тонко настроенные механизмы, которые очень чувствительны к числу специфических белков. В случае возникновения избытка белков, это может стать причиной нарушений, которые снижают выживаемость и приспособляемость организмов.

В то же время, в процессе естественного отбора происходит удаление лишних копий, не приносящих никакой пользы. Если в организме присутствует два одинаковых гена, один из которых важен при одних условиях окружающей среды, а другой – в иных, природа, вероятнее всего, удалит тот ген, который не несет пользы в данной среде обитании.

Согласно результатам предыдущих исследований, у пузырчатки имеется крайне динамичный геном. Это растение перенесло по крайней мере несколько дупликаций всего генома с тех пор, как предки его отделились от линий, приведших к появлению помидоров, винограда и прочих видов. Помимо этого, пузырчатка достаточно быстро избавляется от дубликатов генов в результате естественного отбора.

Для того чтобы определить, какие именно гены превратили это растение в хищника, исследователи из Университета Нью-Йорка (Буффало, США) определили последовательность ДНК пузырчатки, использовав для этого метод одномолекулярного секвенирования в режиме реального времени. Данный метод был разработан компанией Pacific Biosciences. Суть его заключается в проведении наблюдений за работой полимеразы, являющейся ферментом ДНК. Данная молекула синтезирует цепь ДНК на основе другой цепи. Нуклеотиды, которые при этом встраиваются в образующуюся копию нуклеиновой кислоты, имеют различные флуоресцентные метки. Используя конфокальный микроскоп, ученые могли различать свет, который испускал нуклеотид, вставленный полимеразой, и таким образом определили всю последовательность ДНК.

Основное преимущество данного метода по сравнению с другими видами секвенирования заключается в способности расшифровать последовательность ДНК, длина которой составляет несколько тысяч нуклеотидов. Благодаря этому ученые собрали самый точный и полный геном пузырчатки. Затем исследователи определили тандемные повторы. То, что они, несмотря на очищающую способность естественного отбора сохранились, может свидетельствовать о том, что благодаря этим генам организм приобретает определенные эволюционные преимущества. Важную роль при этом играет то, что эти гены имеют несколько копий.

В отличие от тех механизмов, которые чувствительны к числу белковых продуктов, существуют определенные процессы, которые протекают значительно лучше и быстрее от того, что обслуживаются несколькими одинаковыми генами.

Учеными было установлено, что повторы включали в себя ДНК, отвечающую за синтез белков, в частности, протеазы. Данные ферменты способствуют расщеплению других белков и, вероятно, принимают участие в разложении органических веществ, которые составляют ткани жертвы. Помимо этого, была обнаружена ДНК, которая участвует в транспортировке пептидов из одной клетки в другую. В пузырях-ловушках все эти гены очень активны, что может указывать на их значительную роль в процессе переваривания пищи. Более того, ученые идентифицировали гены, которые связаны с обеспечением внутри пузырей нужного уровня кислотности и эластичности стенок.

По словам исследователей, чем больше транспортирующих белков и расщепляющих ферментов, тем процесс пищеварения будет протекать эффективнее. Белки, которые обеспечивают эластичность стенок, необходимы также в больших количествах, потому как внутри пузырей создается сильное отрицательное давление.

Согласно результатам исследования, в процессе образования видов растений-хищников важная роль отводится появлению лишних копий генов. Росянки, непентесы, пузырчатки и мухоловки растут, как правило, в тех местах, где очень мало минеральных веществ. Поэтому для выживания они нуждаются в эффективном извлечении органики из пойманных насекомых, что для тандемных повторов трудноосуществимо.

No related links found
Поставьте оценку:
Рейтинг 0 (Проголосовало: 0)
Понравилось? Поделитесь с друзьями через кнопки социальных сетей!

Добавить страницу в закладки

0
61
Новое видео