Растения многократно отказывались от помощи бактерий

Биологи провели детальный анализ многих групп растений, чтобы выяснить, почему некоторые из них кооперируются с бактериями для усвоения азота, а другие — нет. Оказалось, что общий предок всех десяти семейств, которые вступают в симбиоз с азотфиксирующими одноклеточными, развил в себе такую способность около десяти миллионов лет назад, но его некоторые потомки теряли ее минимум восемь раз. Исследование опубликовано в журнале Science.

Азот — один из важнейших элементов для жизни, он входит в состав ДНК, всех аминокислот и многих других органических соединений. В составе воздуха азота гораздо больше, чем других газов. Однако несмотря на это, растения не используют газообразный азот, так как атомы в его молекуле сильно связаны и организм не может включать их в реакции. Многие растения из десяти семейств научились преодолевать эту проблему. Они «сотрудничают» с особыми видами бактерий, которые могут перерабатывать атмосферный азот и превращать его в органические соединения. Другие растения этому не научились и вынуждены жить только в районах с почвой, богатой азотсодержащей органикой.

Чтобы разобраться, почему некоторые организмы из десяти семейств отказались от такого выгодного сотрудничества, а представители других 18 не умели никогда, генетики секвенировали геномы 10 различных растений и сравнили их с 27 уже известными. В результате они смогли выяснить время жизни общего предка всех растений, формирующих связи с бактериями, и доказать, что эти растения неоднократно расторгали такое сотрудничество, а потом вновь его заключали. Причинами были как мутации в необходимом гене, так и полная потеря нужного участка ДНК.

Этот вывод означает, что растения тратят много ресурсов на поддержание подобных взаимоотношений с бактериями, поэтому в случае попадания в богатую азотом почву они теряют нужные гены. Исследование важно и с точки зрения сельского хозяйства, ведь многие интересные для человека культуры не способны самостоятельно усваивать азот, из-за чего фермеры вынуждены использовать удобрения. На попытки «научить» эти растения кооперироваться с одноклеточными тратят миллионы долларов, но биотехнологам стоит иметь в виду цену, которую платят растения за эту способность.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.