Растенията са оцелели след астероида, унищожил динозаврите, дублирайки геномите си, показва изследване

Растенията са оцелели след астероида, унищожил динозаврите, благодарение на дублирането на геномите си, пише Физ.орг.
Когато преди 66 милиона години астероид с размерите на Еверест се сблъсква със Земята, той унищожава всички нептичи динозаври и около една трета от живота на планетата. Много растения обаче оцеляват след тази катастрофа. В ново изследване, публикувано в сп. Cell, учени разкриват, че случайно дублиране на геномите - естествено явление, може да е помогнало на много цъфтящи растения да оцелеят при някои от най-екстремните екологични сътресения в историята на Земята.
Тази стратегия може да помогне на растенията да се адаптират към бързите климатични промени, които се случват днес.
Как допълнителните геноми дават предимство на растенията? "Дублирането на целия геном често се разглежда като еволюционно бреме в стабилна среда. В сурови условия обаче то може да предостави неочаквани предимства", обяснява авторът на изследването Ив Ван де Пеер от Университета на Гент, Белгия. 
Повечето организми носят два набора хромозоми, по един от всеки родител. При цъфтящите растения обаче много видове имат допълнителни набори в резултат на случайно дублиране на целия геном. Например, при повечето култивирани банани наборите хромозоми са три, докато пшеничните растения могат да имат до шест - състояние, известно като полиплоидия.
Дублирането на целия геном се среща сравнително често при растенията и може да им струва скъпо. По-големите геноми изискват повече хранителни вещества за поддържане, увеличават риска от придобиване на вредни мутации и засягат плодовитостта. Поради тези причини само малка част от дублираните геноми се запазват и се предават от поколение на поколение в дивата природа.
От друга страна, дублирането на геномите може да увеличи генетичното разнообразие, а гените могат да развият нови функции. Тези промени могат да помогнат на организмите да понасят по-добре стресови фактори като жега или суша.
За да разберат защо някои дублирани геноми се запазват, изследователите са анализирали геномите на 470 вида цъфтящи растения, създавайки един от най-големите набори от данни по рода си. Учените са търсили групи от гени, които се срещат в почти идентични двойки - признак за минали събития на дублиране на целия геном. След това те са сравнили данните с информация от 44 растителни фосила, за да преценят кога са настъпили тези дупликации.
Анализът им разкрива поразителна закономерност. Изследователите са установили, че гените, които се запазват във времето, обикновено произхождат от дублирания на целия геном по време на големи периоди на екологични сътресения. Те включват масовото измиране, предизвикано от сблъсък с астероид преди 66 милиона години, няколко периода на глобално застудяване, когато екосистемите претърпяват срив, и Палеоцен-еоценския термален максимум (ПЕТМ) преди около 56 милиона години - период на бързо глобално затопляне.
Резултатите помагат да се обясни дългогодишната загадка защо полиплоидията е често срещана, но само в някои случаи се запазва в геномите на растенията в продължение на милиони години.
При тези екстремни условия полиплоидните растения вероятно са придобили предимство. Характеристики, които обикновено са неблагоприятни, като поддържането на по-голям и по-сложен геном, могат да станат полезни, обясняват изследователите.
Изследването дава и някои насоки за това как растенията биха могли да реагират на климатичните промени днес. По време на ПЕТМ глобалните температури са се повишили с около 5 до 9 градуса по Целзий в рамките на приблизително 100 000 години - промяна, сравнима с затоплянето, което се наблюдава днес.
"Макар че настоящият климат се затопля с много по-бързи темпове, това, което се е случило в миналото, подсказва, че полиплоидията може да помогне на растенията да се справят с подобни стресови условия", казва Ван де Пеер.