Новаторское исследование, опубликованное в журнале Nature Plants, пролило новый свет на эволюцию биологии растений, перевернув наше представление о том, как растения развивались на протяжении последнего миллиарда лет. Вопреки давно сложившимся представлениям, исследование показало, что в начале своей эволюционной истории растения не претерпели внезапного всплеска изменений. Вместо этого они постепенно развивали свой анатомический дизайн, периодически меняя его, чтобы приспособиться к вызовам окружающей среды.
Цель исследования, проведенного под руководством профессора Филипа Донохью, специалиста по палеобиологии из Бристольского университета, заключалась в том, чтобы выяснить, происходила ли эволюция растений быстро или в более медленном и непрерывном процессе. Группа проанализировала 248 групп растений, начиная от одноклеточного прудового отброса и морских водорослей и заканчивая наземными растениями, такими как мхи, папоротники, сосны, хвойные и цветковые растения. Также были изучены 160 вымерших групп, известных только по ископаемым.
Разложив конструкцию растений на составные части и сравнив сходства и различия между группами, ученые получили более 130 тыс. наблюдений. Они обнаружили, что изменения анатомического строения растений связаны с событиями, при которых вся генетическая структура клеток удваивается. Эти события, вызванные ошибками в процессе копирования генома, приводили к появлению дубликатов генов, которые могли мутировать и приобретать новые функции.
Исследование также показало, что основные импульсы анатомической эволюции растений были связаны с необходимостью жить и размножаться в условиях все более засушливой среды. Когда растения переходили с моря на сушу, им приходилось адаптироваться, чтобы выжить в новых условиях. Это привело к появлению таких инновационных элементов, как споры, семена, корни, листья, пыльца и цветки.
Доктор Джеймс Кларк, научный сотрудник отдела биологических наук Бристольского университета и один из ведущих авторов исследования, объяснил значение полученных результатов: "Мы обнаружили, что изменения в анатомическом строении растений происходят в связи с событиями, когда весь клеточный генетический состав удваивается. Подобное неоднократно происходило в истории эволюции растений в результате ошибок в процессе копирования генома, когда создавались дублирующие копии генов, которые могли свободно мутировать и приобретать новые функции".
Исследование не только опровергает прежние представления об эволюции растений, но и дает ценные сведения о механизмах, лежащих в основе того разнообразия растительного мира, которое мы наблюдаем сегодня. Понимая постепенный характер эволюции растений и роль экологических вызовов в развитии инноваций, ученые смогут лучше предсказать, как растения могут реагировать на будущие изменения среды обитания.
Цитируя результаты исследования, профессор Донохью подчеркнул важность этих выводов: "Удивительно, но полученные результаты показали, что эволюция растений была несколько смешанной, с длительными периодами постепенных изменений, прерываемыми короткими всплесками крупномасштабных инноваций, преодолевающих трудности жизни на суше".
