Среда, 21 февраля, 2024
ДомойБиологияЗеленые предки: расшифровка тайн 600 миллионов лет жизни растений

Зеленые предки: расшифровка тайн 600 миллионов лет жизни растений

- Advertisement -

Исследование Геттингенского университета, посвященное Mesotaenium endlicherianum, водоросль, тесно связанная с наземными растениями, открыла важные генетические открытия. Анализируя реакцию водорослей на различные условия окружающей среды, исследователи обнаружили общие генетические механизмы между водорослями и наземными растениями, углубляя понимание эволюции и устойчивости растений.

Исследовательская группа из Геттингенского университета проводит исследование 10 миллиардов фрагментов РНК, чтобы идентифицировать «гены-концентраторы».

Большая часть поверхности Земли украшена разнообразными растениями, которые составляют большую часть биомассы на суше. Это замечательное разнообразие простирается от нежных мхов до высоких деревьев. Это поразительное биоразнообразие возникло благодаря судьбоносному эволюционному событию, которое произошло всего один раз: наземной трансформации растений. Это описывает момент, когда одна группа водорослей, современных потомков которых все еще можно изучать в лаборатории, превратилась в растения и вторглась на сушу по всему миру.

Международная группа исследователей, возглавляемая командой из Геттингенского университета, собрала крупномасштабные данные по экспрессии генов, чтобы изучить молекулярные сети, которые работают в одном из ближайших родственников наземных растений, скромной одноклеточной водоросли под названием Mesotaenium endlicherianum. Их результаты были опубликованы в Природные растения.

Жидкие образцы Mesotaenium endlicherianum в лабораторной колбе, которую собираются объединить со свежей средой в стерильных условиях. Фото: Джанин Фюрст-Янсен.

Раскрытие устойчивости водорослей

Используя штамм Mesotaenium endlicherianum исследователи обнаружили, что она хранится в коллекции культур водорослей Геттингенского университета (SAG) более 25 лет, а также уникальную экспериментальную установку, расположенную там. Mesotaenium endlicherianum к непрерывному диапазону различной интенсивности света и температуры.

Джанин Фюрст-Янсен, исследователь из Геттингенского университета, утверждает: «Наше исследование началось с изучения пределов устойчивости водорослей – как к свету, так и к температуре. Мы подвергли его воздействию широкого диапазона температур от 8 °C до 29 °C. Мы были заинтригованы, когда на основе нашего углубленного физиологического анализа наблюдали взаимодействие между широкой температурой и светоустойчивостью».

Изображение под микроскопом одного из ближайших родственников наземных растений, одноклеточной водоросли под названием Mesotaenium endlicherianum (20 микрометров соответствуют 0,02 миллиметра). Фото: Татьяна Дариенко.

Как реагируют водоросли, было исследовано не только на морфологическом и физиологическом уровне, но и путем прочтения информации около 10 миллиардов РНК фрагменты. В исследовании использовался сетевой анализ для изучения общего поведения почти 20 000 генов одновременно. В этих общих закономерностях были идентифицированы «гены-концентраторы», которые играют центральную роль в координации экспрессии генов в ответ на различные сигналы окружающей среды.

Этот подход не только дал ценную информацию о том, как экспрессия генов водорослей регулируется в ответ на различные условия, но и в сочетании с эволюционным анализом показал, как эти механизмы являются общими как для наземных растений, так и для их родственников из водорослей.

Образцы Mesotaenium endlicherianum которые уже более 25 лет хранятся в коллекции культур водорослей Геттингенского университета (SAG). На этом изображении показана уникальная экспериментальная установка, которая позволила исследователям выявить Mesotaenium endlicherianum к непрерывному диапазону различной интенсивности света и температуры. Фото: Джанин Фюрст-Янсен.

Открытие эволюционных генетических механизмов

Профессор Ян де Врис из Геттингенского университета говорит: «Уникальность этого исследования заключается в том, что наш сетевой анализ может указать на целый набор генетических механизмов, которые, как известно, не работали в этих водорослях. И когда мы посмотрим на эти генетические инструменты, мы обнаружим, что они используются в течение более чем 600 миллионов лет эволюции растений и водорослей!»

Как объясняет Армин Дадрас, аспирант Геттингенского университета: «Наш анализ позволяет нам определить, какие гены взаимодействуют в различных растениях и водорослях. Это похоже на обнаружение того, какие музыкальные ноты последовательно гармонируют в разных песнях. Это понимание помогает нам раскрыть долгосрочные закономерности эволюции и показывает, как определенные важные генетические «ноты» остаются неизменными у широкого спектра растений. разновидностьочень похоже на вечные мелодии, которые находят отклик в разных музыкальных жанрах».

Ссылка: «Градиенты окружающей среды выявляют центры стресса, предшествовавшие террестриализации растений», Армин Дадрас, Джанин М.Р. Фюрст-Янсен, Татьяна Дариенко, Денис Кроне, Патрисия Шольц, Сики Сан, Корнелия Херрфурт, Тим П. Ризеберг, Икер Ирисарри, Расмус Стейнкамп, Майке Хансен, Хенрик Бушманн, Оливер Валериус, Герхард Х. Браус, Уте Хёккер, Иво Фойсснер, Марек Мутвиль, Тилль Ишебек, Софи де Врис, Майке Лоренц и Ян де Врис, 28 августа 2023 г., Природные растения.
DOI: 10.1038/s41477-023-01491-0

Исходная ссылка

- Advertisement -

Популярное по теме