Амборелла (Amborella trichopoda) уникальна как единственный выживший из древней эволюционной линии, восходящей к последнему общему предку всех цветковых растений. Это небольшое подлесное дерево, которое встречается только на главном острове Новой Каледонии в южной части Тихого океана.
Попытка расшифровать геном амбореллы, возглавляемая учеными из Университета штата Пенсильвания, Университета Буффало, Университета Флориды, Университета Джорджии и Университета Калифорнии в Риверсайде, обнаруживает доказательства эволюционных процессов, положивших начало путь к удивительному разнообразию более чем 300 000 видов цветущих растений, которыми мы наслаждаемся сегодня.Благодаря этому уникальному наследию Амборелла играет особую роль в изучении цветковых растений. «Точно так же, как последовательность генома утконоса — оставшегося в живых из древней линии — может помочь нам изучить эволюцию всех млекопитающих, последовательность генома Amborella может помочь нам узнать об эволюции всех цветов», — сказал Виктор Альберт из Университета Буффало.Ученые, которые секвенировали геном Amborella, говорят, что он предоставляет убедительные доказательства того, что предок всех цветковых растений, включая Amborella, развился после «события удвоения генома», которое произошло около 200 миллионов лет назад. Некоторые дублированные гены были потеряны со временем, но другие взяли на себя новые функции, включая вклад в развитие цветочных органов.
«Удвоение генома, таким образом, может предложить объяснение« отвратительной тайне »Дарвина — очевидно резкое распространение новых видов цветковых растений в ископаемых летописях, относящихся к меловому периоду», — сказал Клод де Памфилис из Университета штата Пенсильвания. «Целые поколения ученых работали над решением этой головоломки», — добавил он.Сравнительный анализ генома Amborella уже дает ученым новый взгляд на генетическое происхождение важных черт всех цветковых растений, включая все основные виды пищевых культур. "Из-за ключевой филогенетической позиции Amborella, это эволюционный эталонный геном, который позволяет нам лучше понять изменения генома тех цветковых растений, которые эволюционировали позже, включая эволюцию генома многих наших культурных растений — следовательно, он будет иметь важное значение для улучшения сельскохозяйственных культур, "подчеркнул Дуг Солтис из Университета Флориды.В качестве еще одного примера ценности генома Amborella Джошуа Дер из штата Пенсильвания отметил: «По нашим оценкам, у последнего общего предка всех цветковых растений существовало не менее 14 000 генов, кодирующих белок. Многие из этих генов уникальны для цветковых растений, и многие из них, как известно, важны для производства цветов, а также других структур и других процессов, характерных для цветковых растений ».«Эта работа дает первое глобальное понимание того, как цветковые растения генетически отличаются от всех других растений на Земле, — сказал Брэд Барбазук из Университета Флориды, — и дает новые ключи к разгадке того, как семенные растения генетически отличаются от других растений. семенные растения ".
Джим Либенс-Мак из UGA отметил, что «последовательность генома Amborella способствовала реконструкции порядка генов предков в« core eudicots », огромной группе, которая включает около 75 процентов всех покрытосеменных. Эта группа также включает томаты, яблоки и бобовые. как древесные деревья, такие как дуб и тополь ». Будучи эволюционным аутсайдером этой разнообразной группы, геном Amborella позволил исследователям оценить линейный порядок генов в геноме предкового эвдикота и сделать вывод о специфичных для линии изменениях, которые произошли в течение 120 миллионов лет эволюции в ядре эвдикота.В то же время, амборелла, похоже, приобрела некоторые необычные геномные характеристики, поскольку она отделилась от остальной части цветкового дерева жизни. Например, последовательности ДНК, которые могут менять местоположение или размножаться в геноме (мобильные элементы), по-видимому, стабилизировались в геноме Amborella.
Большинство растений демонстрируют свидетельства недавних всплесков активности этой мобильной ДНК. «Но Amborella уникальна тем, что, похоже, не приобрела много новых мобильных последовательностей за последние несколько миллионов лет», — заявила Сью Весслер из Калифорнийского университета в Риверсайде. «Вставка некоторых мобильных элементов может повлиять на экспрессию и функцию генов, кодирующих белок, поэтому прекращение активности мобильной ДНК могло замедлить скорость эволюции как структуры генома, так и функции генов».В дополнение к ее полезности в ретроспективных исследованиях эволюции цветковых растений последовательность генома Amborella дает представление об истории и сохранении популяций Amborella.
В горных районах Новой Каледонии известно всего 18 популяций этого особенного покрытосеменного.«Повторное секвенирование отдельных растений Amborella в пределах ареала вида выявляет географическую структуру с последствиями для сохранения, а также свидетельствует о недавнем крупном генетическом узком месте», — отметила Пэм Солтис из Университета Флориды.
Подобное сужение генетической изменчивости произошло, когда люди мигрировали из Африки, чтобы основать современные евразийские популяции.