Странное паразитическое растение прекратило фотосинтез, но при этом процветает

Фото из открытых источников

Странно выглядящее паразитическое растение отказалось от всего своего фотосинтетического аппарата, но тем не менее нашло способ выжить. Новый анализ семи видов рода Balanophora показал, что эти необычные растения сократили свои пластидные геномы, или пластомы — части своих клеток, отвечающие за фотосинтез, — в 10 раз. Результаты исследования были опубликованы в журнале New Phytologist.

Оставшиеся фрагменты, всего лишь 16 000 пар оснований, представляют собой рудиментарный пережиток, бесполезный для преобразования солнечного света в энергию — процесса, от которого зависит выживание большинства растений.

Вместо этого, Balanophora ориентируется на грибы, на которые она так похожа, используя корни деревьев для поглощения их питательных веществ. Однако, в отличие от симбиотических микоризных грибов, Balanophora ничего не дает взамен; это паразит до мозга костей.

«Balanophora утратила многое из того, что определяет её как растение, но сохранила достаточно, чтобы функционировать как паразит», — говорит ботаник Петра Светликова из Окинавского института науки и технологий в Японии. «Это захватывающий пример того, как нечто настолько странное может эволюционировать из предка, который выглядел как обычное растение с листьями и обычной корневой системой».

Баланофора образует цветы и семена, но её внешний вид и поведение настолько похожи на грибы, что Светликова и её коллеги захотели узнать больше о её эволюционном пути. Это сходство является примером конвергентной эволюции, при которой два совершенно разных, неродственных вида развивают удивительно схожие признаки.

Исследователи отобрали образцы семи видов из 12 популяций в труднодоступных местах обитания на территории Тайваня и Японии и проанализировали их генетический код.

Они обнаружили, что у Balanophora одни из самых маленьких пластомов, когда-либо зарегистрированных среди наземных растений, содержащие всего от 14 000 до 16 000 пар оснований, по сравнению со 120 000–170 000 парами оснований, типичными для большинства растений.

Несмотря на это, их оставшийся крошечный пластом по-прежнему метаболически активен, просто не для фотосинтеза. Это говорит о том, что эти удивительные растения не содержат столько избыточных генов, как считалось ранее, а сохраняют достаточное количество пластидного механизма для поддержания необходимого метаболизма в паразитическом образе жизни.

Исследователи также обнаружили, что утрата пластома произошла у общего предка, еще до того, как род Balanophora разделился на множество отдельных видов.

Виды рода Balanophora, изолированные на островах, впоследствии развили способность к бесполому размножению. Фактически, у некоторых видов это теперь единственный способ размножения.

Эта стратегия редко встречается в облигатных системах растений, и, по мнению исследователей, она, вероятно, повышает шансы паразита на создание новых популяций на островах, где найти партнеров для размножения — или даже подходящую среду обитания — может быть сложно.

Земля — единственный мир, на котором, как нам известно, жизнь зародилась. Такая редкость жизни предполагает её хрупкость, но стойкость, с которой организмы адаптируются и цепляются за существование, просто поразительна.

«Таким образом, семейство Balanophoraceae представляет собой увлекательную модель для реконструкции эволюционных изменений, связанных с утратой фотосинтеза у наземных растений», — пишут исследователи.