Ген, который регулирует развитие корней у сосудистых растений, также участвует в развитии органов печеночников — наземных растений, настолько древних, что у них даже нет нормальных корней. Открытие Университета Кобе, опубликованное в журнале New Phytologist, подчеркивает фундаментальную эволюционную динамику кооптации, когда сначала природа разрабатывает механизм, а затем уже решает, как его применить.
Когда ученые обнаруживают, что ген необходим для развития какого-либо признака, они сразу же задаются вопросом, с каких пор этот ген был вовлечен в это и как эволюция гена повлияла на эволюцию этого признака.
Биологи из Университета Кобе обнаружили, что ген RLF необходим для развития боковых корней у модельного растения Arabidopsis thaliana (резуховидка Таля), но то, что группа генов, к которой относится RLF, участвует в развитии и других органов растения, было совершенно неожиданным. Ученые решили выяснить, участвует ли эквивалент этого гена у других растений в аналогичных процессах.
Исследователи обратились к простейшему образцу наземного растения, — печеночнику зонтичному Marchantia polymorpha. У этого примитивного мха даже нет корней, которые могли бы извлекать воду или питательные вещества из почвы. Однако у него есть своя версия гена RLF!
На примере печеночника ученые изучили функцию гена RLF и то, сопоставима ли его функция в клетке с версией гена у резуховидки Таля.
В статье команда показывают, что печеночники, у которых отсутствует RLF, имеют серьезные деформации в различных органах. Ген RLF также участвует в развитии органов у этих древнейших наземных растений. Ученые сообщили, что при желании могли бы даже доказать, что ген арабидопсиса может выполнять свою функцию в печеночнике, а ген печеночника — в арабидопсисе.
Ген RLF продуцирует белок, который принадлежит к обширной группе гемосвязывающих белков. Он может связывать молекулу под названием «гем», которая участвует в передаче энергии внутри клетки.
Исследователи ожидают, узнав больше о том, как белок RLF взаимодействует с другими белками, прояснить фундаментальные закономерности эволюции органов растений.
Тот факт, что RLF играет важную роль в развитии органов с самого зарождения наземных растений, является примером того, как эволюция адаптирует существующие механизмы для новых функций, таких как развитие корней, которые появились только после того, как печеночники и лиственные мхи выделились среди других примитивных наземных растений.
О роли резуховидки Таля в биологии и генетике читайте в материале Hi-Tech Mail.
