Как появились хищные растения
Процесс превращения «мирного» растения в хищника был исследован на примере пузырчатки горбатой (Utricularia gibba) — хищного растения, использующего для мелких водных насекомых специальные пузыри-ловушки. Но горбатка не всегда была плотоядной. Что же произошло?
Ученые определили, что в процессе эволюции в геноме пузырчатки произошли значительные изменения (это растение вообще обладает очень динамичным геномом) — множество генов были удалены, а те, что сохранились, как раз и сделали из Utricularia gibba «хищницу». При этом растение претерпело не менее двух дупликаций всего генома с того момента, как его предшественники отделились от линий, приведших к появлению винограда, помидоров и т. д.
Дубликаты генов защищают растение от гибели, ведь если важные гены будут мутированы, организм может попросту погибнуть. Но и переизбыток таких дубликатов грозит снижением приспособляемости и выживаемости растения. Но пузырчатка, как выяснили ученые, научилась довольно быстро избавляться от таких дубликатов.
Пузырчатка горбатая
Помимо прочего специалисты идентифицировали тандемные повторы в геноме пузырчатки. Их наличие, несмотря на очищающее давление естественного отбора, указывает на то, что данные гены наделяют растение каким-то эволюционным преимуществом. Важно еще и то, что эти гены имеют несколько копий. В отличие от механизмов, чувствительных к дозе белковых продуктов, есть процессы, которые, напротив, протекают эффективнее потому, что их обслуживает несколько одинаковых генов.
Ученые пришли к выводу, что повторы в геноме пузырчатки включали ДНК, отвечающую за синтез таких белков, как, к примеру, протеаза. Последние расщепляют другие белки и, по-видимому, принимают участие в разложении органики, из которой состоит ткань жертвы. Помимо этого исследователи обнаружили ДНК, которая участвует в транспортировке пептидов из одной клетки растения в другую. Весь этот набор генов особенно активен в пузырях-ловушках, что указывает на их большую роль в переваривании жертвы.
Таким образом, ученые показали, что в формировании растений-хищников важнейшую роль играет появление лишних копий генов.
Источник
Хищные, гигантские, кровавые: растения, которые кажутся неземными
Самым древним деревом на земле признали ель по прозвищу «старый Тикко», которая растет в национальном парке Фулуфьеллет в Швеции. Невероятно, но ей 9 550 лет. Мир флоры настолько разнообразен, что некоторые виды до сих пор не открыты, а чтобы посмотреть на самые необычные, туристы пересекают пол-Земли. Какое растение могло эволюционировать в животное, но не стало? Какое дерево источает красный сок, похожий на кровь? Какие растения питаются насекомыми? На эти вопросы ответили эксперты программы «Как устроен мир» с Тимофеем Баженовым на РЕН ТВ.
Одно из самых древних растений
На нашей планете сохранилось несколько растений, возраст которых оценивают в 3 тысячи лет. Одно из них – древний фикус на Шри-Ланке. Согласно легенде, его посадил сам Будда. Фикус является объектом паломничества буддистов со всего мира.
Хищная мухоловка
В природе есть представители флоры, которые очень напоминают зверей. Например, многие растения-хищники могли бы эволюционировать в животных, но остановились в своем развитии миллионы лет назад.
«Существуют растения, которые способны питаться животными, приманивать насекомых и брать из них необходимые для себя питательные вещества, в первую очередь, азот. Их родственники существовали со времен плющей, плаунов и папоротников, такая же болотная среда у этих всех растений, и именно в сырости, в заболоченных районах они растут по сей день», – рассказал биолог Сергей Куницын.
Самая известная хищница – Венерина мухоловка. Листья растения захлопываются, как только почувствуют добычу. Рацион мухоловки состоит из муравьев и пауков, кузнечиков и летающих насекомых.
«Венерина мухоловка – это растение, которое схоже с капканом. Можно даже предположить, что капкан изобрели, когда стали изучать Венерину мухоловку. Она сжимается быстрее, чем человек моргнет. Одна тысячная секунды – скорость сжатия пасти у нее», – отметил Сергей Куницын.
Кувшинчик-убийца
Все хищные растения приманивают своих жертв приятным ароматом. Их листья напоминают кувшинчики с крышками, дно которых устлано липкими веществами. Самое большое – Непентес. Длина растения достигает 20 метров.
«Он растет, просто цепляясь за ветки деревьев, его листья имеют продолговатую основу, которая превращается постепенно в сосуд для сбора дождевой воды. Но изначально жидкость, которая есть на дне, – это кислота, способная переваривать насекомых. Многие считают, что Непентес ловит даже маленьких животных», – пояснил Сергей Куницын.
Гигантский и вонючий
Растение аморфофаллус никого не ест, но обладает таким запахом, как будто проглотило тысячу чертей. Внешний вид его также необычен, как и его аромат. Аморфофаллус – это высокий стебель с одним листом и гигантским цветком.
«Цветки достигают нескольких метров в высоту – 2,5–3 метра. И в момент этого цветения некоторые виды ужасно пахнут. То есть этот запах бывает и коньячный, и зловонный, похожий на запах тухлого мяса и рыбы», – сказал Сергей Куницын.
Растение-плот
Еще один гигант – кувшинка Виктория Амазонская. Ее лист диаметром в два метра способен выдерживать нагрузку до 50 килограммов.
«Это огромное, большое плавучее, действительно, растение, у которого ствол цепляется за дно, а сам лист держится на поверхности воды. И таких листьев много. То есть по такому растению можно бегать, оно удерживает вес человека, и от восхищения этим растением кувшинку назвали в честь королевы Великобритании Виктории», – пояснил Сергей Куницын.
Кровоточащий дракон
Многообразие растений не перестает удивлять ученых. Травы, кустарники и деревья поражают своими формами, размерами и тягой к жизни. Многих удивляет тот факт, что арбуз – это ягода. Так вот, спешите узнать, что банан – это трава. И растет на травянистом стебле. Причем, съедобны не только гроздья, но даже сами стволы.
Среди необычных деревьев – драконовое дерево, которое растет на Канарских островах. Во-первых, на срезах его ствола нет годичных колец, во-вторых, дерево выделяет сок кроваво-красного цвета. Местные жители называют эту жидкость драконьей кровью и изготавливают из нее лекарственные снадобья.
Радужные и нефтяные
Баобабы накапливают в своих гигантских стволах воду. Могут запасать до 100 тысяч литров. Плоды нефтяного древа содержат чистую нефть. Но, пожалуй, самое необычное дерево – это радужный эвкалипт. Он произрастает в Индонезии, Австралии и на Филиппинах.
«Это способность коры изменять свой цвет, изначально она была зеленой. Но постепенно в процессе роста от изменения солнечного света некоторые оттенки дерева изменяются на синий, фиолетовый и другие», – отметил Сергей Куницын.
Эволюция продолжается. Так считают некоторые эксперты. Но к чему она может привести? Каждый год ученые открывают десятки новых видов растений и животных. В XXI веке были открыты обитатели океана и суши, чьи названия говорят сами за себя: страшный рыбак, губка-убийца, психоделический клоун, огненосный таракан. Свой вклад в открытие новых видов невольно внес выдающийся режиссёр Джеймс Кэмерон.
«Кэмерон, когда опускался, собственно, для съемок «Титаника» в батискафе в Марианскую впадину, сам того не подозревая, стал отцом целого семейства креветок, то есть он случайно открыл, хотя, собственно, даже и цели погружения у него были другие», – рассказал зоолог Михаил Шеляков.
Еще больше о том, как устроен этот мир, самые интересные факты и истории смотрите в выпуске программы «Как устроен мир» с Тимофеем Баженовым. Новые выпуски смотрите на РЕН ТВ по будням с 11:00!
Источник