Международный коллектив ученых секвенировал геном насекомоядного растения, произрастающего в Австралии, и сравнил результаты с данными по двух другим хищным растениям из Азии и Америки. Как оказалось, независимо друг от друга все три растения приобрели способность переваривать насекомых при помощи одних и тех же генетических изменений.
В нынешней работе, опубликованной в журнале Nature Ecology and Evolution, исследовали ДНК цефалота мешочкового (Cephalotus follicularis), который произрастает на юго-западе Австралии. Цефалот является единственным видом в своем семействе и приходится дальним родственником тропического плодового дерева карамболы и растущей и в России кислицы. У него есть как обычные листья, в которых производится фотосинтез, так и листья, имеющие форму кувшинчиков с крышкой. Они служат ловушкой для насекомых.
Для сравнения были взяты один из видов непентеса (Nepenthes alata) из Юго-Восточной Азии и растущая на болотах Северной Америки саррацения пурпурная (Sarracenia purpurea). Генеалогически эти виды очень далеки друг от друга, но способ “охоты” у них схожий: при помощи кувшиновидных листьев-ловушек, в которые попадают привлеченные сладким соком насекомые. В нижней части кувшина выделяются ферменты, которые растворяют тела насекомых, в том числе их твердый хитиновый экзоскелет. Ученые убедились, что, хотя три вида развивались независимо друг от друга в разных частях мира в течение долгого времени, биологические процессы, которые они используют для переваривания насекомых невероятно похожи.
Исследовав цефалот, имеющий два типа листьев, ученые определили, какие гены у данного растения активны в фотосинтезирующих листьях, какие в листьях-ловушках, а какие в обоих типах листьев. Таким образом ученые выявили гены, ответственные за выработку пищеварительных ферментов. Как оказалось, роль пищеварительных ферментов у цефалота стали выполнять вещества, которые изначально предназначались для защиты растения от болезней. Аналогичные мутации произошли у непентеса и саррацении.
Переход на ловлю насекомых, по словам одного из авторов исследования Виктора Альберта из Университета штата Нью-Йорк в Буффало, позволил всем трем видам выжить в среде, где нет возможности получать необходимое количество азота и фосфора из почвы. Это случилось независимо в Австралии, Азии и Америке, но при помощи мутаций одних и тех же генов. Более того, даже изменения в последовательности аминокислот затронутых белков оказались одинаковыми.
