» » Размер генома папоротников чистоустов не менялся 180 миллионов лет

Размер генома папоротников чистоустов не менялся 180 миллионов лет


Размер генома папоротников чистоустов не менялся 180 миллионов лет

Osmunda asiatica (Osmundastrum), азиатская или коричная осмунда (чистоуст), — один из примитивных папоротников, представляющий основание филогенетического древа настоящих папоротников. Фото с сайта cumauriceriver.org


Шведские ученые изучили в деталях окаменевшие папоротники уникальной сохранности. Эти ископаемые принадлежат к одному из ныне живущих родов. Также благодаря тому, что в окаменевших остатках превосходно видны клетки с ядрами и хромосомами, удалось оценить объем генома древних представителей данного рода. Он оказался примерно тем же, что и у современных родичей. Это означает, что эти папоротники за 180 миллионов лет сохранили и специфические внешние признаки, и объем генетического материала, не растеряв и не умножив его. Этот пример крайнего эволюционного консерватизма даст возможность понять, почему некоторые организмы замедляют свой эволюционный бег, превращаясь в живых ископаемых.

Геологи из Лундского университета (Швеция) и Шведского музея естественной истории в Стокгольме представили поразительные данные о строении клеток ископаемых папоротников возрастом 182 млн лет (отложения нижней юры). Им удалось рассмотреть не только строение тканей ископаемых папоротников, но и то, что находится внутри клеток.

Уникальные подробности строения сохранились благодаря чрезвычайно быстрой фоссилизации. Остатки растений оказались захоронены в очень пористом вулканическом грунте. Сквозь поры в грунте свободно проходили гидротермальные растворы, насыщенные кальцием. Поэтому клеточные и тканевые структуры заместились солями кальция, не успев (или даже не начав) деградировать. Такой вывод был сделан, потому что вмещающая порода имеет совсем другой состав. Она слагается из нормальных минералов вулканического происхождения — алюмосиликатов с высоким содержанием железа и магния. Ясно, что минерализация растительных остатков шла не за счет медленного выщелачивания катионов и анионов из материнской породы, а за счет уже имеющихся насыщенных солевых растворов. Палеонтологам повезло!

Так как остатки папоротников имели прекрасно различимую клеточную и тканевую морфологию, то находки удалось определить даже до рода. Они принадлежат к роду Osmundastrum: это современный род (или подрод, его называют «чистоуст»), лежащий в основе филогенетического дерева настоящих папоротников (Osmundaceae). Вот какая у этих чистоустов устойчивая морфология — 180 миллионов лет не хватило, чтобы ее изменить.


Размер генома папоротников чистоустов не менялся 180 миллионов лет

Вулканические породы свиты Djupadal (юрского возраста) скрыты лесной растительностью. С виду ничем не примечательны, но содержат богатый комплекс ископаемой флоры. Фото с сайта atthetornquist.se


Но это еще не всё: в этих образцах в клетках видны и ядра с ядрышками, и цитоплазма с включениями и органеллами, и клеточные и ядерные мембраны. Некоторые клетки «пойманы» во время клеточного деления: различимы плотные хромосомы, в иных клетках растворились ядерные мембраны (профаза) и хромосомы выстроились вдоль клеточного экватора (метафаза), или же расходящиеся хромосомы застыли на полпути к клеточным полюсам (анафаза). Также обнаружились и клетки, которые находились в процессе апоптоза: об этом судили по своеобразной форме клеточных ядер. Перед нами буквально «живое» ископаемое!


Размер генома папоротников чистоустов не менялся 180 миллионов лет

Слева: поперечный срез папоротникового корневища осмунды азиатской; справа: поперечный срез ископаемого юрского папоротника (длина масштабной планки 500 мкм). Фотографии с сайта plantsystematics.org и из обсуждаемой статьи в Science


Столь превосходная сохранность позволила сделать вывод о генетическом содержимом клеточных ядер. К сожалению, пока невозможно добраться до ДНК этих папоротников, но можно оценить размер их генома. Известна зависимость между размером ядра и количеством ДНК. Поэтому по размеру ядра можно оценить размер генома.


Размер генома папоротников чистоустов не менялся 180 миллионов лет

Зависимость объема ядра от количества ДНК в клетках меристемы побегов. График из статьи I. Simova, T. Herben, 2012. Geometrical constraints in the scaling relationships between genome size, cell size and cell cycle length in herbaceous plants


Ученые аккуратно перемерили все клеточные интерфазные ядра меристемы, которые нашлись в образце (их диаметр, периметр, площадь), и сопоставили с соответствующими параметрами современного чистоуста. Они оказались на удивление близки.


Размер генома папоротников чистоустов не менялся 180 миллионов лет

Образцы современного (слева вверху) и ископаемого (слева внизу) представителей чистоуста: у них не только схожая морфология, но и количественные параметры клеточных ядер: периметр ядра (в центре) и площадь среза ядра (справа). Рисунок из обсуждаемой статьи в Science


Это означает, что и размер генома был у них приблизительно тот же, что и у их современных родичей. За 180 миллионов лет не только морфология не изменилась, но и объем генетического материала остался прежним.

Папоротники чистоусты оказались экстраординарными эволюционными тихоходами. Можно ли утверждать на основании этого примера, что эволюции нет? Нельзя, конечно, но зато этот пример дает превосходную возможность понять, что же представляют собой живые ископаемые — устойчивые эволюционные реликты.

Источник: B. Bomfleur, S. McLoughlin, V. Vajda. Fossilized Nuclei and Chromosomes Reveal 180 Million Years of Genomic Stasis in Royal Ferns // Science. 2014. V. 343, P. 1376–1377.

Елена Наймарк


03 октябрь 2019 /
  • Не нравится
  • 0
  • Нравится

Похожие новости

Микрокартофель

На этом фото, занявшем первое место на конкурсе 2017 CommBeBiz Bioeconomy Photo Competition, вы видите картофель, выращенный из культуры клеток...

Разноцветные дрожжи

На этой микрофотографии вы видите клетки пекарских дрожжей (Saccharomyces cerevisiae), помеченные флюоресцентными красителями в соответствии с тем, к какому штамму (то есть чистой культуре с

Трехлучевые споры папоротников

На этой электронной микрофотографии — трилетные (trilete), или трехлучевые, споры американского папоротника Ceratopteris richardii...

Ископаемые грибы возрастом миллиард лет близки к точке расхождения грибов и животных

Международная группа палеонтологов, обработав собранный в арктической Канаде материал из протерозойских пород возрастом около 1 млрд лет, описала микробиоту, в числе которой были особые формы, по

Интересные факты о папоротнике.

Папоротники - это одно из древнейших высших растений, появившееся около 400 млн лет назад в девонском периоде палеозойской эры. Гигантские древовидные папоротники во многом определяли облик планеты в

Сперматозоиды

Чем отличаются друг от друга сперматозоиды?
Комментарии

НАПИСАТЬ КОММЕНТАРИЙ

Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
Код:
Кликните на изображение чтобы обновить код, если он неразборчив
Введите код:
Популярные новости
«Заливы Каролины»Почему одни нации богатые, а другие — бедные?Люди могут отращивать хрящи, как саламандрыПочему мы стареем? Новая теория ученыхРоссийский аппарат к Луне стартует не раньше 2026 годаОхотник за сокровищами нашел редчайший доисторический кладNASA получило новые снимки Большого красного пятна ЮпитераЧто происходит с океанами Земли?