ДНК из озёрных отложений раскрыла 40-тысячелетнюю историю хвойных лесов Евразии

Учёные из Института общей генетики имени Н.И. Вавилова Российской академии наук и Сибирского федерального университета приняли участие в крупном международном проекте, который позволил заглянуть в генетическую историю хвойных деревьев на протяжении последних сорока тысяч лет. Вместе с коллегами из полутора десятков организаций России, Европы и Соединённых Штатов они изучили древнюю ДНК, сохранившуюся в донных отложениях озёр и болот Евразии и Аляски. Результаты исследования, как надеются специалисты, помогут не только понять прошлое, но и создать леса, устойчивые к суровым условиям российского Севера.

Донные отложения, по словам профессора кафедры и заведующего лабораторией лесной геномики Института фундаментальной биологии и биотехнологии СФУ Константина Крутовского, можно сравнить с природным архивом. Каждый год на дно озёр оседают остатки органики, пыльца и фрагменты ДНК живших тогда организмов. С течением времени формируются последовательные слои, подобные страницам книги. Учёные научились извлекать и «прочитывать» мельчайшие фрагменты древнего генетического материала и разработали систему ДНК-маркеров, позволяющую не только различать роды деревьев, но и выявлять районы, где происходило их смешение.

В работе специалисты реконструировали историю четырёх родов хвойных — ели, сосны, лиственницы и пихты. Исследование охватило девятнадцать водоёмов в Евразии и на Аляске. Учёные проследили пути расселения деревьев на протяжении тысячелетий. Одно из ключевых открытий — выявление рефугиумов, участков с более мягким климатом, где виды могли сохраняться во время ледниковых периодов. После окончания оледенений эти убежища становились источниками нового расселения.

Особенно ценными оказались «гибридные котлы» — места, где разные виды встречались и обменивались генами. Естественное скрещивание увеличивало разнообразие, способствовало появлению новых комбинаций генов и повышало способность растений приспосабливаться к изменениям климата. В России такие убежища обнаружены на Таймыре, на юге Якутии и на Дальнем Востоке. Богатым на находки оказалось озеро Лама на плато Путорана, где выявили следы всех исследуемых видов.

Полученные данные имеют и прикладное значение. Если известно, какие популяции успешно переживали резкие изменения климата в прошлом, они могут оказаться наиболее устойчивыми и в будущем. Использование такого посадочного материала повышает вероятность создания долговечных лесов. Древняя ДНК, по мнению учёных, может стать инструментом для поиска генов, отвечающих за устойчивость растений к засухе, морозам и болезням, и позволит отбирать наиболее жизнеспособные виды для лесоводства в сложных условиях.

В перспективе такие подходы могут стать основой для биоинженерных решений при хозяйственном освоении российской Арктики. С помощью целенаправленных посадок можно создавать лесополосы для укрепления берегов рек, формировать кедровые урочища для сбора орехов и масла, закладывать плантации лиственницы для получения долговечной строительной древесины.

Однако, как отметил профессор биологического факультета МГУ Петр Каменский, не стоит забывать об экономике. Эти технологии могут оказаться дорогостоящими, поэтому важно выбирать рациональные способы их применения. Профессор также добавил, что среди древних ДНК можно выделить ещё неизвестные гены, придающие растениям устойчивость к холоду, и на их основе в дальнейшем возможно вывести виды деревьев, лучше адаптированных к росту в северных районах.

Россия располагает необходимыми ресурсами, научными школами и техническими средствами для таких работ, отметили эксперты. Однако найти экономически оправданный путь применения этих технологий — задача не менее важная, чем само научное открытие.