Ученые нашли растение, полностью разучившееся “дышать”

Обычная омела, символ католического Рождества, оказалась уникальным представителем царства растений, который не умеет расщеплять сахара при помощи кислорода и использовать их энергию для производства клеточной “энерговалюты”, заявляют ученые в статье, опубликованной в журнале Current Biology.

“Наши коллеги недавно выяснили, что у омел отсутствуют гены, связанные с кислородным дыханием в митохондриях. Мы думали, что они “переехали” в какую-то другую часть генома, и  были поражены, когда поняли, что омела полностью избавилась от этой части метаболической машины клетки. Она считалась обязательной частью клеток всех многоклеточных существ”, — заявил Эндрю Маклин (Andrew McLean) из Центра Джона Иннеса в Норидже (Великобритания).

Ботаники относительно давно выяснили, что некоторые растения потеряли в далеком прошлом способность к фотосинтезу и самостоятельной добыче питательных веществ, научившись паразитировать на других растениях и даже грибах. Такие представители флоры, так называемые микогетеротрофные растения, чаще всего можно встретить в лесах и в темных уголках местности, где другие члены растительного мира просто не могут выжить.

Ярким примером таких растений являются орхидеи, растущие в тропических и умеренных лесах и паразитирующие на различного рода грибах, которых они обманом заставляют снабжать себя питательными веществами и минералами. Существуют десятки видов других цветочных растений, которые ведут схожий образ жизни.

Маклин и его коллеги обнаружили растение, которое довело этот процесс до логического конца – оно полностью потеряло способность не только самостоятельно получать сахара только при помощи фотосинтеза, но и расщеплять “сворованные” питательные вещества, используя кислород. Им оказалась обычная омела, паразитическое растение, чьими ветвями жители Европы украшают свои дома во время Рождества и Нового Года.

Анализируя геном этого представителя флоры, авторы статьи обратили внимание на необычно малую длину той его части, которая управляет работой митохондрий – клеточных “энергостанций”, в которых окисляется глюкоза и другие питательные вещества и производятся молекулы АТФ, универсальной клеточной “энерговалюты”.

В далеком прошлом, митохондрии были самостоятельными организмами, однако впоследствии они слились с предками растений и животных и постепенно стали частью их клеток, лишившись почти всех генов, большая часть которых “переехала” в ядерную ДНК. По этой причине сокращение этой части генома у омел заинтересовало, но не удивило генетиков.

Тем не менее, причины для удивления все же нашлись – оказалось, что гены, отвечающие за работу так называемого “комплекса I”, ключевого набора ферментов митохондрий, полностью исчезли и из ядерной, и митохондриальной ДНК. Эти белки, как объясняют ученые, отвечают за “сжигание” углеводов и прочих нутриентов в клетках всех многоклеточных веществ и использование их энергии для других целей.

Возникает вопрос, как тогда омела выживает? Как показали дальнейшие опыты Маклина и его коллег, эти растения производят молекулы АТФ, используя гликолиз и другие “бескислородные” виды метаболизма, чей КПД в десятки раз ниже.

Вдобавок, часть молекул “энерговалюты”, как подозревают ученые, омела просто ворует у хозяина. И то и другое, по словам генетиков, объясняет то, почему эти паразиты высасывают необычно много сахаров из веток их жертв.

Сейчас Маклин и его коллеги анализируют ДНК многих других паразитических видов растений, проверяя, являются ли омелы действительно уникальными в этом отношении.

Поделиться в социальных сетях