Левосторонняя асимметрия южноафриканских лилий‑бабочек (род Wachendorfia) уже более столетия рассматривается как классическая эволюционная головоломка. Благодаря зеркальному расположению частей цветка растения обеспечивают эффективное перекрестное опыление. Молекулярную основу этого явления раскрыла международная группа ученых под руководством Потсдамского университета. Исследование было опубликовано в журнале Science.
Ученые показали, что у видов Wachendorfia «суперген» определяет, будут ли у растений столбики и тычинки, загнутые влево или вправо. Этот суперген содержит два ключевых фактора, которые независимо друг от друга контролируют ориентацию тычинок и столбиков и тем самым обеспечивают точное зеркальное расположение репродуктивных органов.
«Два тесно связанных между собой гена действуют сообща, обеспечивая то, что пыльца откладывается именно в тех местах на телах опылителей, откуда ее может снова собрать соответствующая зеркальная форма цветка, — объясняет первый автор исследования доктор Хаоран Сюэ. — Этот суперген настолько тесно связывает ориентацию пестика и тычинок, что растения остаются в полной зависимости от перекрестного опыления — это изящный механизм, способствующий генетическому разнообразию».
Ученым удалось показать, что тычинки поворачиваются и впоследствии продолжают расти асимметрично под действием силы тяжести, отклоняясь влево или вправо от центральной линии цветка. Биомеханические модели и эксперименты по выращиванию демонстрируют, что оба компонента — поворот и рост под действием силы тяжести — необходимы для наблюдаемого выраженного отклонения от центральной линии. «Особенно интересно то, что левая и правая стороны здесь определяются не относительно внутренних осей тела, как у многих животных, а относительно внешнего фактора — силы тяжести», — говорит Сюэ.
Для клеточно-биологических исследований команда использовала растения вида Wachendorfia thyrsiflora, которые культивируются в Ботаническом саду Потсдамского университета.
«Наши результаты также показывают, что супергены — это повторяющийся принцип, который проявляется всякий раз, когда требуется идеальная координация нескольких признаков — в данном случае ориентации столбика и тычинок, — заключает Сюэ. — Понимание таких систем помогает определить, как растения с высокой точностью "программируют" своих опылителей и тем самым способствуют видообразованию и экологической адаптации».
