Биологи обнаружили, что папоротники миллионы лет крали ДНК у других организмов

Ученые провели секвенирование генома папоротников. Статья об этом опубликована в Nature Plants.

Объем генома папоротника очень велик, что затрудняет его изучение и секвенирование («расшифровку»). После многих лет работы международной команде ученых под руководством Дэниела Маршана из Стэнфордского университета удалось провести секвенирование трех видов папоротников из группы Ceratopteris richardii, самой многочисленной среди папоротников.

Всего геном папоротника содержит 7,46 миллиардов оснований в 39 хромосомах, что более чем в два раза превосходит геном человека. Ранее считалось, что геном такой большой из-за повторяющихся циклов дупликации всего генома, при которых потомство организма случайно наследует дополнительные копии всего генома организма. Это характерно для растений и может дать некоторые преимущества, такие как быстрая эволюция и дивергенция. Однако большинство организмов в ходе адаптации вновь приводят геном к нормальному размеру.

Вместо идентичных участков ДНК, которые можно было бы ожидать, если бы имело место дублирование, хромосомы папоротника содержат беспорядочную мешанину из повторяющихся фрагментов и обрывков, генетический мусор, который накопился в растении. Восемьдесят пять процентов генома C. richardii состоит из этих транспозонов, последовательностей ДНК, которые могут перемещаться по геному. Папоротники не эффективны в избавлении от лишней ДНК, и просто хранят ее.

Кроме того, выяснилось, что растения не только постепенно накапливали ДНК, но и заимствовали его у других организмов. В геноме папоротника есть защита от определенного токсина, который пробивает дыры в клеточной мембране. Эта защита обычно встречается у бактерий, что позволяет предположить, что папоротник получил ее от бактерий в ходе горизонтального переноса генов.

Ученые приводят аналогию заимствования генов бактерий с игрой в лотерею, когда неясно, положительной будет мутация или отрицательной. В ходе дальнейших экспериментов авторы надеются лучше изучить механизм горизонтального переноса у растений.