Геном живого ископаемого раскроет секреты экстремального выживания

22 ноября 2016 17:00

Ископаемый лист гингко, которому около 49 миллионов лет, практически ничем не отличается от современного родственника. Фото Ninjatacoshell, CC BY-SA via Wikimedia Commons.

Учёные Поднебесной прочитали геном гинкго – самого старейшего, из существующих сегодня на Земле видов деревьев. Это растение считается живым ископаемым и хранит секреты поразительной устойчивости к вредителям и неблагоприятным факторам окружающей среды, которые исследователи стремятся выведать.

В процессе эволюции одни виды организмов планомерно сменяют другие. Многие уходят в небытие, но есть и те, кто сравнительно мало меняется на протяжении целых миллионов лет вплоть до наших дней. Таких долгожителей называют живыми ископаемыми, и причины их эволюционного успеха с большим рвением стремятся разгадать учёные. Одним из них является дерево гингко — голосеменное реликтовое растение, произрастающее на территории Китая.

На данный момент семейство гингковых, представлено всего лишь одним родом, в котором присутствует единственный вид — гинкго двулопастный (Ginkgo biloba). При этом существуют окаменелые образцы родственных видов, которые относятся к пермскому периоду и датируются 270 миллионами лет. Во времена своего расцвета, а именно в середине юрского периода, семейство насчитывало около 15 родов.

Жизнеспособность гинкго уникальна. Одним из самых ярких подтверждений этому является тот факт, что эти деревья были одними из немногих живых организмов, выживших после взрыва ядерной бомбы в японском городе Хиросима в 1945 году.

Вероятно, те же самые свойства позволили им пережить периоды оледенения в истории Земли, которые погубили многие другие виды растений. Кроме этого, гинкго выделяют целый спектр химических веществ для защиты от насекомых, грибков и бактерий.

Если хочешь узнать секреты живой природы, то нет более прямого пути, чем расшифровка генома. Именно это и проделала с гингко команда китайских исследователей из Пекинского института геномики (BGI), Чжэйцзянского университета (Zheijiang University) и Китайской академии наук (CAS).

Задача была не из лёгких и потребовала усилий многих специалистов, а также определённых технических возможностей, поскольку геном этого уникального растения содержит более 10 миллиардов пар оснований (для сравнения, геном человека насчитывает "всего" около трёх миллиардов пар оснований). Только объём полученных исходных данных занял два терабайта памяти. Исследователи полагают, что столь большой размер может быть результатом полного удвоения генома растения.

Одной из удивительных особенностей этой последовательности оказался крайне высокий процент повторяющихся участков – 76,58%, что ранее не было отмечено ни у одного другого вида.

Уникальность гингко подчёркивает и его место в эволюционном древе растений. В официальном пресс-релизе исследования профессор Юньпэн Чжао (Yunpeng Zhao) рассказывает, что гинкго представляет собой один из пяти существующих на данный момент отделов семенных растений и не имеет никаких живых родственников.

Прочтение генома — лишь первый шаг к раскрытию всех секретов природы. Теперь перед учёными лежит огромное непаханое поле, на котором им предстоит провести не один год. Вполне вероятно, что результатом их работы станут описания уникальных молекулярных механизмов выживания растений, которые помогут, в том числе, прокормить человечество в будущем.

Статья с первыми результатами исследования была опубликована в издании GigaScience.