Международная группа ученых открыла свидетельства того, что появление врожденной иммунной системы у общего предка высших растений было одним из ключевых факторов, которые позволили ему колонизовать сушу. Об этом в сообщила пресс-служба Института исследований селекции растений Общества Макса Планка (MPIPZ). Исследование опубликовано в среду в журнале Current Biology.

"Присутствие генов, отвечающих за работу так называемого PTI-врожденного иммунитета, в геноме печеночных мхов и других примитивных растений говорит о том, что эта защитная система была характерна для общего предка всех сухопутных растений. Она, по всей видимости, сыграла важную роль в освоении суши флорой, а также в ее выживании в новой, нетипичной для древних растений среде", - говорится в сообщении.

К такому выводу пришла группа ученых из Европы и Японии под руководством Хирофуми Накагами, научного сотрудника MPIPZ, во время изучения генома маршанции изменчивой (вид Marchantia polymorpha), печеночного мха, который встречается во всех регионах Земли, включая Антарктиду. По оценкам ученых, последние общие предки этого мха и других высших растений существовали на планете около 450-500 млн лет назад, что делает его аналогом первых растений суши.

Авторы работы обнаружили, что клетки маршанции способны распознавать патогенные бактерии и грибки и вырабатывать сигнальные молекулы, похожие на те, что входят в систему PTI, одну из форм врожденного иммунитета сосудистых растений - так называют все высшие растения кроме мхов. Это наблюдение заставило ученых детально изучить структуру генома маршанций и найти в них аналоги генов, которые отвечают за работу PTI в клетках сосудистых растений.

Анализ генома маршанции показал, что в ее ДНК есть четыре аналога гена LysM, отвечающего за распознавание нескольких разновидностей бактерий и грибков. Последующие опыты показали, что два из открытых учеными участков ДНК, MpLYK1 и MpLYR, способны распознавать хитин и пептидогликаны, основные компоненты клеточных стенок грибков и бактерий. Активация этих генов приводит к выработке защитных белков врожденного иммунитета.

При этом у низших растений - водорослей - нет аналога такой системы. Это говорит о том, что врожденный иммунитет появился у общего предка всех высших растений в процессе колонизации им суши и мог сыграть в этом важную роль, пишут ученые. Они считают, что понимание ранних этапов эволюции растений может помочь найти генетические адаптации, повышающие их выживаемость и полезные для выведения новых сортов.

Палеонтологи предполагают, что первые растения, похожие на деревья по своему облику и устройству, появились примерно 400 млн лет назад, в середине девонского периода, а их предки из числа примитивных сосудистых растений возникли около 430 млн лет назад, в середине силура. Их появление привело к одному из самых масштабных экологических сдвигов в истории Земли: колонизации суши растениями и насыщению атмосферы планеты кислородом.

Как выглядели эти первые деревья, ученые пока не знают. На сегодняшний день известно лишь несколько "окаменелых лесов", в которых сохранились полноценные стволы и корневые системы первых деревьев. Изучение этих окаменелостей показывает, что роль листьев у деревьев раннего палеозоя выполняла фотосинтезирующая кора, а внешне они напоминали гигантские початки кукурузы или камыш.

https://nauka.tass.ru/nauka/18578637