19.10.2010

Генетические «ошибки» делают мир разнообразнее

Сотрудники Университета Лидса (Великобритания) предложили объяснение различий в формировании мужских и женских органов у разных цветковых растений.

Исследование содержит идеальный пример того, насколько тесно биологическое разнообразие связано с генетическими «ошибками».

У многих растений гены, участвующие в образовании мужских и женских органов, существуют в двух очень похожих друг на друга экземплярах. У представителей рода Arabidopsis (например, резуховидки Таля, Arabidopsis thaliana) только одна из копий отвечает за половые органы — и мужские, и женские, а другая взяла на себя совершенно новую роль: она заставляет стручки с семенами открываться. У львиного зева (Antirrhinum) оба гена по-прежнему связаны с половыми органами, но один экземпляр занимается в основном женской частью и в то же время сохраняет за собой способность формировать мужские органы, тогда как другая копия создаёт только мужские.

«Львиный зев стоит на пороге разделения обязанностей по созданию мужских и женских половых органов между этими двумя генами, — говорит ведущий автор исследования Брендан Дэвис. — Это ключевой момент эволюционного процесса. Чем больше генов с различными ролями, тем сложнее организм и тем шире открыты двери для диверсификации и появления новых видов».

Отправившись в прошлое по эволюционному древу цветковых растений, исследователи рассчитали, что дупликация генов произошла около 120 млн лет назад, а мутация, которая определила способ использования дополнительного гена резуховидкой Таля и львиным зевом, имела место примерно на 20 млн лет позднее.

Учёные обнаружили, что различия в поведении генов у каждого растения связаны с одной аминокислотой. Хотя гены очень похожи, они кодируют белки, которые не всегда имеют эту аминокислоту. Если она присутствует, активность белка ограничена производством мужских органов. Когда аминокислоты не существует, белок может взаимодействовать с рядом других белков, участвующих в создании цветка, что позволяет ему формировать как мужские, так и женские органы.

«Небольшая мутация в гене обманывает биомеханику растений, заставляя её вставлять дополнительную аминокислоту, — продолжает профессор Дэвис, — и это крошечное изменение стало причиной резких различий в том, как растения управляют созданием половых органов. Это эволюция в действии, хотя мы пока не знаем, окажется ли данная мутация в тупике или же приведёт к дальнейшим усложнениям».

Результаты исследования опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Дмитрий Целиков

Источники:

1. КОМПЬЮЛЕНТА