№ 2(11)

Май – июнь

Russian Traveler №2(11) 2024

Ученые раскрыли ДНК-тайну дерева, которое застыло во времени на 66 миллионов лет

Фото: Dave Watts

Wollemia nobilis

Считалось, что воллемия вымерла два миллиона лет назад, пока ее не открыла заново группа туристов – это случилось в 1994 году. Теперь ученые расшифровали геном дерева.

В 1994 году туристы обнаружили группу странных деревьев – они росли в каньоне национального парка Воллеми, примерно в 100 километрах от Сиднея в Австралии. Один из них рассказал о находке сотруднику службы парка, который затем показал образцы листьев ботанику. В итоге было установлено, что листья принадлежат древнему виду дерева, «застывшему» во времени с тех самых пор, как динозавры бродили по Земле.

Воллемия (Wollemia nobilis), которую некоторые называют «живым ископаемым», почти идентична сохранившимся останкам, датируемым меловым периодом (145-66 миллионов лет назад). Сейчас в дикой природе насчитывается всего 60 таких деревьев, и им угрожают частые лесные пожары, которые бушуют в регионе. Ранее считалось, что этот вид деревьев вымер еще два миллиона лет назад.

Теперь ученые из Австралии, США и Италии расшифровали геном дерева, пролив свет на его уникальную эволюцию и репродуктивные привычки.

У хвойного дерева 26 хромосом, содержащих невероятное множество – 12,2 миллиарда – пар оснований. Для сравнения, у людей всего около 3 миллиардов пар оснований. Несмотря на размер генома, деревья имеют чрезвычайно низкое генетическое разнообразие, что позволяет предположить, что они существовали в ограниченном ареале.

Фото: Dave Watts
Воллемия – хвойное дерево, считавшееся вымершим до 1994 года, когда на него наткнулись туристы

Действительно, растения не обмениваются большим количеством генетического материала, они клонируют сами себя, отростки вырастают из основания и становятся новыми деревьями.

Их редкость может быть частично связана с большим количеством транспозонов, или «прыгающих генов» – участков ДНК, которые могут менять свое положение в геноме. Эти элементы также определяют размер генома.

«Геном самого крошечного растения и геном высочайшего растения имеют почти одинаковое количество генов. Различия в размерах обычно происходят из-за транспозонов», – Джеральд Шенкнехт, директор программы исследования генома растений Национального научного фонда.

По мере того, как транспозоны перемещаются в новые места, они могут изменять последовательность «букв» в молекуле ДНК, тем самым вызывая или обращая вспять мутации в генах. Они могут нести с собой функциональную ДНК или изменять ДНК в месте вставки и, таким образом, оказывать существенное влияние на эволюцию организма.

По словам исследователей, если транспозоны вызвали вредные мутации, они, возможно, и способствовали сокращению популяции воллемии несколько тысяч лет назад.

Фото: Dave Watts
Точная копия окаменелости экземпляра воллемии возрастом 90 миллионов лет

Поскольку увеличение количества транспозонов коррелирует с половым размножением, переход к бесполому размножению мог снизить потенциальное количество вредных мутаций. Парадоксально, но хотя деревья все еще зависели от полового размножения, транспозоны, возможно, сыграли роль в увеличении генетического разнообразия и, таким образом, по крайней мере временно, сделали их более устойчивыми к изменяющимся условиям климата.