Международная команда биологов смогла подтвердить существование единого предка всех водорослей и наземных растений, проанализировав геном примитивнейшей водоросли из семейства глаукофитов, которую можно считать своеобразным «связующим звеном» между водорослями и бактериями.
Группа ученых под руководством Дебашиша Бхаттачарии (Debashish Bhattacharya) из университета Ратгерса в городе Нью-Брунсвик (США) пролила свет на историю происхождения всей морской и сухопутной растительности, изучив геном одной из примитивнейших водорослей — Cyanophora paradoxa.
По современным представлениям, эукариоты — сложные клетки с обособленным ядром и полным «набором» других органелл — появились в результате «ассимиляции» их предками бактерий различного вида. Характерным примером этого процесса являются митохондрии — клеточные «энергетические станции». Они отделены от остальной части клетки двойной мембраной, похожей на оболочку бактерии, а также обладают своей собственной ДНК и системой синтеза белков. Органы фотосинтеза растений и водорослей — хлоропласты — имеют аналогичную природу.
Бхаттачария и его коллеги попытались найти генетическое подтверждение основной теории происхождения хлоропластов. Она предполагает, что все ныне существующие виды водорослей и растений произошли от единого предка, который смог интегрировать сине-зеленых бактерий в свою цитоплазму.
Для этого ученые секвенировали геном самих Cyanophora paradoxa и их хлоропластов и выделили те фрагменты, которые могли относиться к бактерии-"прародителю". По словам ученых, хлоропласты этих водорослей сохранили множество «бактериальных» рудиментов в их ДНК — они умеют синтезировать белок оболочки клетки и вещества, разлагающие синтезируемые сахара.
С генетической точки зрения сама клетка водоросли близка к другим глаукофитам, а также зеленым и красным водорослям. Геном водоросли содержит необычно малую долю участков, отвечающих за сборку белков сине-зеленых бактерий. По оценкам ученых, на их долю приходится всего 0,9% от общего количества генов в геноме Cyanophora paradoxa. Для сравнения, геном растения арабидопсис содержит в себе около 18% подобных генов, а ДНК красных водорослей — примерно 6%.
Затем ученые попытались определить место Cyanophora paradoxa и их хлоропластов среди водорослей и растений, сравнив его геном с уже расшифрованными последовательностями ДНК. Оказалось, что этот микроорганизм сложно определить в какую-либо существующую группу, так как его геном представляет собой мозаику из архаичных и современных групп генов.
Как полагают ученые, предок Cyanophora paradoxa отделился от общего древа фотосинтезирующих эукариот еще до разделения красных и зеленых водорослей. При этом оно сохранило небольшой набор бактериальных генов, общий для всех видов растений и водорослей.
Тем не менее, Cyanophora paradoxa нельзя считать «живым ископаемым» из-за множества современных генов, которые этот микроорганизм приобрел в результате мутаций или вертикального обмена генами.
