Наземные растения, такие как мхи, папоротники и деревья, являются одними из самых сложных по строению фотосинтезирующих организмов на Земле. Но их эволюционная история тесно связана с предками — более простыми зелёными водорослями, которые жили сотни миллионов лет назад.
Среди этих водорослей выделяется группа, родственная наземным растениям, которая встречается и по сей день, — Coleochaetophyceae. Эти пресноводные водоросли образуют ветвящиеся дискообразные структуры, напоминающие некоторые строительные блоки растительных организмов. Интересно, что ближайшие ныне живущие родственники наземных растений из царства водорослей — зигнемовые — устроены гораздо проще, что позволяет предположить, что сложность, присущая растениям, возникала и исчезала в ходе эволюции несколько раз. Международная группа исследователей под руководством Гёттингенского университета использовала ДНК и данные об окаменелостях, чтобы пролить свет на эту загадочную группу водорослей: Coleochaetophyceae. Результаты были опубликованы в Current Biology.
Изучив гены Coleochaetophyceae и сравнив их с окаменелостями, учёные пришли к выводу, что эта группа возникла более 600 миллионов лет назад, задолго до появления первых наземных растений. В этой группе есть подгруппы, например род Coleochaete, возраст которого составляет более 400 миллионов лет. Однако более сложные дискообразные формы, такие как Coleochaete scutata, появились лишь около 65 миллионов лет назад — относительно недавно с точки зрения эволюции.
«Это говорит нам о том, что для понимания эволюции сложных признаков, таких как строение тела, нам необходимо изучить широкий спектр древних видов», — объясняет профессор Ян де Врис из Института микробиологии и генетики Гёттингенского университета. «Тот факт, что ближайшие ныне живущие родственники — зигнемовые — устроены гораздо проще, означает, что усложнение строения тела не было единичным эволюционным достижением: оно происходило снова и снова в разное время в разных линиях».
Проанализировав последовательности, исследователи обнаружили, что Coleochaetophyceae имеют много общих генов, регулирующих рост, с наземными растениями, в том числе те, которые связаны с делением клеток и растительными гормонами, такими как цитокинины, которые играют ключевую роль в делении клеток и росте побегов и корней. Однако на сегодняшний день ни один набор генов не объясняет, почему одни виды растут в виде простых нитей, а другие образуют более сложные дискообразные тела.
Это говорит о том, что сложность зависит не только от наличия нужных генов, но и от того, когда и как эти гены активируются. «Наши результаты показывают, что сложность, присущая растениям, — это древний потенциал, — добавляет первый автор исследования Маайке Биренбродспот. — Это означает, что иногда гены уже присутствовали в ДНК, но их функции не были связаны друг с другом в ходе эволюции, например у водорослей и наземных растений».
