Отправляет email-рассылки с помощью сервиса Sendsay

"Элементы": новости науки

Подписаться Бесплатная «Золотая» новостная рассылка Подписчиков 12.995 RSS
←   Апрель 2007   →
 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30


За последние 60 дней ни разу не выходила


Сайт рассылки: http://elementy.ru
Открыта: 09-05-2006

Автор
Редакция сайта "Элементы"

Статистика

12.995 подписчиков
-1 за неделю
←   Все выпуски   →

Выяснено происхождение самого большого цветка


Эволюция как сопротивление энтропии

Эволюция как сопротивление энтропии

Биологическая эволюция не просто создает новые формы — она создает формы, устойчивые к дальнейшей эволюции.

Статья доктора биологических наук Виктора Щербакова

Выяснено происхождение самого большого цветка

03.04.2007

Цветок раффлезии в суматранских джунглях (фото с сайта humanflowerproject.com)
Цветок раффлезии в суматранских джунглях (фото с сайта humanflowerproject.com)

Раффлезия (Rafflesia) — паразитическое растение с самыми крупными в мире цветами, но полностью лишенное листьев, стебля и корней. Происхождение и родственные связи раффлезии долго оставались загадочными. Генетический анализ показал, что раффлезия относится к семейству молочайных (Euphorbiaceae), хотя ничто в строении паразита не говорило о таком родстве. На ранних этапах эволюции раффлезии произошло рекордно быстрое увеличение цветка, который у ее предков был примерно в 80 раз мельче.

Раффлезиевые включают три близких рода (Rafflesia, Rhizanthes и Sapria). Все они встречаются только в джунглях Юго-Восточной Азии и паразитируют на лианах рода Tetrastigma. Раффлезиевые известны благодаря своим огромным (до метра в диаметре и до 7 кг весом) цветам, которые по виду и запаху напоминают гниющее мясо и опыляются мухами. Цветы — чуть ли не единственное, что осталось у раффлезии и ее родственников от «нормальных» покрытосеменных растений. Приспособившись к паразитическому образу жизни в тканях лиан, раффлезиевые утратили корни, листья и стебель, а также способность к фотосинтезу. Собственно «тело» паразита представляет собой комки и ветвящиеся тяжи клеток, напоминающие грибные гифы и пронизывающие ткани растения-хозяина.

Разные стадии развития бутона раффлезии на лиане Tetrastigma (фото с сайта www.wildsidephotography.ca)
Разные стадии развития бутона раффлезии на лиане Tetrastigma (фото с сайта www.wildsidephotography.ca)

Эти особенности раффлезии поставили ботаников в сложное положение: в их распоряжении практически не оказалось морфологических признаков, на основе которых удивительный цветок можно было бы отнести к той или иной группе двудольных растений. Единственный сохранившийся орган — цветок — у раффлезии настолько сильно гипертрофирован, видоизменен и специализирован (приспособлен к весьма специфическому способу опыления), что на его основе уверенно определить место раффлезии в системе растительного мира оказалось невозможно.

Единственное, что может помочь в подобной ситуации, — это применение методов молекулярной филогенетики, то есть реконструкция эволюционной истории на основе сравнения нуклеотидных последовательностей ДНК. Однако и на этом пути исследователи столкнулись с рядом трудностей. Выяснилось, что между раффлезией и ее хозяевами происходил горизонтальный обмен генами (см.: У растений обнаружен межвидовой обмен генами, «Элементы», 22.12.2005; Горизонтальный перенос генов приводит к новому режиму эволюции, «Элементы», 05.02.2007; Горизонтальный перенос генов и его роль в эволюции). Поэтому анализ отдельных генов давал! противоречивые результаты. До сих пор сравнительно-генетические исследования уверенно свидетельствовали лишь о том, что раффлезия относится к порядку Malpighiales, но это огромная группа двудольных, включающая множество мало похожих друг на друга семейств.

Чтобы уточнить таксономическое положение раффлезии, группа американских ботаников и молекулярных биологов провела более широкомасштабное исследование, в котором использовались последовательности пяти митохондриальных и одного пластидного гена 111 видов растений, представляющих все семейства порядка Malpighiales; для 40 видов были получены также последовательности двух ядерных генов (все нуклеотидные последовательности — свыше 400 страниц печатного текста — приведены в Дополнительных материалах к статье, Pdf, 3,12 Мб).

Филогенетическая реконструкция, построенная на основе этих данных, показала, что раффлезиевые входят в состав семейства молочайных (Euphorbiacea). Авторы подчеркивают, что ни одна из черт строения раффлезиевых не указывала на такое родство. Более того, почти у всех молочайных цветы очень мелкие. Полученные результаты заставляют признать, что на ранних этапах эволюции раффлезиевых увеличение цветка шло поистине рекордными темпами. По оценке авторов, диаметр цветка вырос в 80 раз за промежуток времени, не превышающий 46 млн лет.

Можно предположить, что генетическое сходство раффлезии с молочаями объясняется тем, что предки раффлезии когда-то паразитировали на молочайных и заимствовали у них некоторые гены. По мнению авторов, это маловероятно, поскольку во всех подтвержденных случаях переноса генов от хозяина (лианы Tetrastigma) к раффлезиевым у последних, наряду с приобретенной новой копией гена, сохраняется и «своя», старая копия. Ничего подобного не наблюдается в случае с теми восемью генами, которые использовались в данном исследовании.

Статья американских ботаников служит яркой иллюстрацией того, как молекулярная филогенетика в последние десятилетия неуклонно вытесняет и замещает классические методы биологической систематики, основанные на морфологических признаках.

Источник: Charles C. Davis, Maribeth Latvis, Daniel L. Nickrent, Kenneth J. Wurdack, David A. Baum. Floral Gigantism in Rafflesiaceae // Science. 2007. V. 315. P. 1812.

Александр Марков

Эта новость на «Элементах»
 

Предыдущие новости

01.04 Элементарные нечастицы

Знаменитый американский физик предложил кардинально новую возможность в физике элементарных частиц.

29.03 Мышиный мозг готов увидеть мир по-человечески

Мыши обладают только двумя зрительными пигментами, и спектр различаемых ими цветов уже, чем у человека. Эксперименты с трансгенными мышами со встроенным геном человеческого светочувствительного пигмента показывают, что мышиный мозг, вооруженный человеческой (трихроматической) фоторецепторной системой, способен воспринять мир по-человечески.

28.03 Март — месяц затмений (глазами очевидца)

Первый весенний месяц 2007 года преподнес жителям Земли два великолепных астрономических явления: полное лунное и частное солнечное затмение. Несмотря на пессимистичные прогнозы погоды, оба явления удалось наблюдать во многих городах России и СНГ. Среди тех, кому повезло, — и автор этих строк.

28.03 Выявлен отдел мозга, отвечающий за эмоциональную составляющую морально-этических оценок

Американские психологи обнаружили, что пациенты с двусторонними повреждениями вентромедиальной префронтальной коры при решении сложных моральных дилемм руководствуются только рассудком, тогда как у здоровых людей важную роль при этом играют эмоции. Прекрасно различая добро и зло на сознательном уровне, такие пациенты не способны к сопереживанию и никогда не испытывают чувства вины.

27.03 Половое размножение препятствует крупномасштабным изменениям генома

Вероятность переноса генов из митохондрий в ядро выше у растений, размножающихся вегетативно и путем самоопыления, хотя именно таким растениям этот перенос сулит меньше всего выгод. Это говорит о том, что половое размножение, ведущее к постоянному перекомбинированию генов, затрудняет крупные геномные перестройки.

26.03 Трансгенные малярийные комары — новое оружие в борьбе с малярией

Проведенные группой американских ученых эксперименты с трансгенными малярийными комарами, не способными быть переносчиками болезни, опровергли широко распространенное мнение, что генномодифицированные животные всегда менее приспособлены, чем их дикие сородичи. Трансгенные комары могут составить серьезную конкуренцию обычным малярийным комарам.

26.03 Холодолюбивые виды зверей и птиц моложе тропических

Канадские биологи, оценив время расхождения каждой из 309 наиболее близкородственных пар видов зверей и птиц, обитающих в Новом Свете, обнаружили, что темпы видообразования и вымирания у них возрастают с географической широтой: вблизи экватора оба процесса идут сравнительно медленно, а по мере приближения к полюсам ускоряются.

24.03 Гомеопатия в Великобритании претендует на академический статус

Ученые серьезно обеспокоены тем, что в нескольких университетах Великобритании начали выдавать дипломы бакалавра (bachelor of science) в области «альтернативной медицины», в частности гомеопатии. Таким образом, к настоящей науке формально приравнивается деятельность, имитирующая науку, но не имеющая с ней ничего общего.

21.03 Во время фазы медленного сна активно закрепляются новые знания

Германские нейробиологи установили, что если во время медленного сна человек ощущает тот же запах, который он обонял в процессе обучения, то запоминание происходит эффективнее. Значит, закрепление новых знаний во время медленного сна — активный процесс, требующий работы гиппокампа, а не побочный эффект общего снижения мозговой активности.
В избранное