By Папороті дивні. Вони зелені й мають листя, як і інші лісові рослини, але розмножуються швидше на взірець грибів, випускаючи в повітря хмару спор. На відміну від своїх насіннєвих кузенів, багато видів папороті не потребують партнера для запліднення. Як свідчать нещодавні дослідження, їхня родова лінія розійшлася з лінією насіннєвих рослин приблизно 400 млн років тому — пише Фіона М. Д. Сем’юелз у журналі Scientific American.
І найважливіше: їхні геноми надзвичайно великі. Та попри унікальну фізіологію і спорідненість папороті з насіннєвими рослинами на цю особливість геномів досі не звертали суттєвої уваги. Донедавна було відомо тільки про два (порівняно невеликі) геноми папороті й водночас аж про понад 200 повністю впорядкованих геномів квіткових рослин. Тільки тепер ми визначили перший цілісний геном дерев’янистої папороті з виду перистих, що дає змогу зрозуміти, як ці дивовижні рослини накопичили такий потужний генетичний матеріал.
“Якщо хочемо вивчити еволюційний шлях насіння і квітів, то найкраще починати з порівняння із папороттю, — каже ботанік, що вивчає папороті в Інституті Бойса Томпсона при Корнелльському університеті, Фай-Вей Лі, співавтор статті, нещодавно опублікованої в часописі Nature Plants. — Однак мене найбільше цікавить, чому геноми папороті розрослися до таких великих розмірів”.
Група Лі довела, що ДНК цієї схожої на пальми дерев’янистої папороті містить понад 6 млрд пар основ — на мільярд більше, ніж у середньому містять геноми квіткових рослин (для порівняння: у людей є приблизно 3 млрд пар основ). З цієї праці випливає, що приблизно 100 млн років тому в якогось із предків перистої папороті сталося здвоєння цілого геному — явище, яке, як зауважує Лі, не є рідкістю серед рослин.
Усе-таки залишається незрозумілим, чому дерев’янисті папороті зберегли так багато генетичного матеріалу, тоді як більшість квіткових рослин повернулася невдовзі після дублювання до попереднього стану. Найімовірніше, папороті зберігають свої хромосоми, зауважує Лі. “Я називаю це гіпотезою Марії Кондо [японська телеведуча та авторка кількох книг, метод якої полягає в накопиченні всіх об’єктів, а потім у залишанні тільки тих, які «приносять радість»]. Хромосоми приносять радість папороті, але не дають її насіннєвим рослинам”. У рослин, які розмножуються безстатево, тлумачить учений, великий геном може сприяти появі корисних мутацій і водночас забезпечувати від некорисних. Крім того, папороті є довговічними, тож їхня еволюція відбувається повільніше, а це могло призвести до збереження надлишку генетичного матеріалу.
Завдяки секвенуванню геному вчені змогли окреслити, які гени відповідають за виникнення нетипового “стовбура” папороті, що безсумнівно є важливим внеском у розуміння того, як виникли ключові елементи вищих рослин, говорить еволюційний біолог Єн де Врайс з Університету Георга-Августа в німецькому Геттінгені, який не брав участі в цій праці. “Еволюція поводиться так, як майстер-самоучка. Виявляючи, як виникли функціональні молекулярні програми, можемо зрозуміти, як вона функціонує і які в неї обмеження, — каже він. — А коли вже це зрозуміємо, зможемо й самі почати майструвати, щоб досягти наших власних цілей”.
