Как грибы помогли «создать» сушу на Земле

500 миллионов лет назад горизонтальный перенос генов между грибами и растениями мог стать отправной точкой для формирования первых экосистем на Земле. Новое исследование (https://www.nature.com/articles/s41588-024-02071-4) ученых из Университета Тулузы показало: эти организмы не просто сосуществовали — они обменивались генами. Рассказываем обо всем по порядку.

Предыстория: каким был контекст миллионы лет назад?

Первые растения только пробовали укорениться на суше. Это были бриофиты — предки современных мхов. Простые по строению, без корней и проводящих тканей.

Среда была далека от комфортной: жесткое ультрафиолетовое излучение, нехватка влаги, отсутствие почвы и полезных микробных сообществ. Но были грибы, уже освоившиеся в экстремальных условиях.

Что именно нашли ученые?

Они обнаружили у Marchantia polymorpha — одного из древнейших наземных мхов — гены, предположительно заимствованные у грибов. Эти гены отвечают за синтез терпенов — соединений, которые помогают растениям выживать вне воды: они защищают от патогенов, удерживают влагу и, возможно, участвуют в формировании симбиотических связей.

Причем эти гены до сих пор активны — они экспрессируются в особых клетках мха, называемых масляными телами. Это мини-фабрики по производству защитных соединений. (https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33439267)

Как работает горизонтальный перенос генов?

В норме гены передаются от родителя к потомку. Но в некоторых случаях возможен другой сценарий: один организм может «поделиться» фрагментом своей ДНК с другим — даже если они принадлежат к разным группам живых существ. Этот механизм называется горизонтальным переносом генов (HGT). Чаще всего его наблюдают у бактерий — например, именно так они передают друг другу устойчивость к антибиотикам.

Ученые предполагают несколько сценариев, как именно мог произойти перенос:

благодаря тесному симбиозу между грибами и ранними наземными растениями. Даже без настоящих корней у бриофитов уже существовали структуры (ризоиды), через которые шел обмен веществами

в процесс могли быть вовлечены вирусы, способные переносить гены от одного организма к другому

возможно, клетки грибов проникали внутрь тканей растения, а затем их генетический материал встраивался в растительный геном.

Понимание этого процесса может быть актуальным сегодня для развития устойчивых культур в условиях изменения климата

Источник: pubmed.ncbi.nlm.nih.gov

Комментарии: