Сотни миллионов лет назад на Земле доминировали папоротники и хвойные деревья. Затем, около 150 миллионов лет назад, настало время первых цветковых растений. Они быстро распространились во все части мира, разукрасив монохромный ландшафт буйством красок. Сегодня цветковые, или покрытосеменные, составляют около 90 % всех видов живых растений, включая большинство продовольственных культур.
Причины невероятного успеха и разнообразия цветковых растений обсуждались на протяжении веков. Сам Чарльз Дарвин назвал этот внезапный скачок досадной тайной, опасаясь, что он может бросить вызов его теории эволюции.
Кевин Симонин из Университета Сан-Франциско и его коллега Адам Родди из Йельского университета предположили, что в этой истории может быть замешан генетический материал, или геном. Биологи проанализировали данные Королевских ботанических садов Кью о размере генома сотен растений, включая цветковые, голосеменные (группа растений, куда входят хвойные и гинкго) и папоротники.
Затем они сравнили размер генома с анатомическими особенностями, такими как обилие пор на листьях, и выяснили, что быстрое распространение цветковых растений по всему миру сводится к сокращению генома.
Уменьшая размер генома, который содержится в ядре клетки, растения могут формировать меньшие клетки. Это, в свою очередь, позволяет увеличить поглощение углекислого газа и прирост углерода от фотосинтеза, процесса, посредством которого растения используют световую энергию для превращения углекислого газа и воды в глюкозу и кислород.
Покрытосеменные могут вмещать больше прожилок и пор в свои листья, максимизируя их продуктивность. По словам исследователей, уменьшение генома произошло только у покрытосеменных и было необходимой предпосылкой для быстрых темпов роста среди наземных растений.
Однако исследование, опубликованное в журнале PLOS Biology, решает не все вопросы. Например, остается неясным, почему цветковые растения способны урезать свои геномы больше, чем другие виды? И почему папоротники и хвойные деревья все еще существуют, несмотря на их большие геномы и клетки?
Заглавное фото: © iMoStudio | Shutterstock
