Рослина-клон: вчений шокований відкриттям у Бразилії

Неймовірне відкриття зробили вчені з Німеччини та інших країн: бразильська рослина Rhynchospora tenuis, або щуколистий осот, яка розмножується статевим шляхом, насправді виробляє генетично ідентичних нащадків, схожих на клонів. Цей феномен став першим відомим випадком серед видів, що мають як чоловічі, так і жіночі статеві органи, повністю втратити обмін ДНК під час мейозу – процесу поділу клітин, що лежить в основі статевого розмноження.

Дивовижний процес розмноження

Зазвичай статеве розмноження передбачає обмін генетичним матеріалом між батьківськими хромосомами під час мейозу. Це створює генетичну різноманітність, яка є ключовою для адаптації та виживання виду. Однак Rhynchospora tenuis, незважаючи на наявність квітів, пилку, запліднення та насіння, повністю ігнорує цей процес. Вчені не виявили жодного кросинговеру (обміну ділянками між хромосомами) ні в чоловічих, ні в жіночих клітинах цієї рослини. Як наслідок, нащадки є точною копією материнської рослини.

«Це схоже на клонування, але через статевий процес», – пояснює провідний автор дослідження Андре Маркес з Інституту селекції рослин імені Макса Планка. «Це повністю змінює наше уявлення про межі статевого розмноження».

Чому це стало можливим?

Дослідники припускають, що така унікальна здатність рослини пов’язана з її надзвичайно простою структурою геному. Rhynchospora tenuis має найменшу кількість хромосом серед усіх квіткових рослин – лише дві в гаплоїдному наборі. Ці хромосоми є голоцентричними, тобто їхня активність розподілена по всій довжині, а не сконцентрована в одному центромері. Крім того, рослина використовує нетиповий механізм мейозу, який називається реверсивним мейозом. Зазвичай під час мейозу спочатку розділяються сестринські хроматиди, а потім гомологічні хромосоми. У R. tenuis все відбувається навпаки: спочатку розділяються гомологічні хромосоми, а вже потім – сестринські хроматиди.

Секрет виживання: селекція та адаптація

Незважаючи на відсутність генетичного обміну, рослина все ж демонструє певні адаптивні механізми. Дослідження виявило сильну генетичну схильність: деякі хромосоми, що містять велику кількість транспозонних елементів (так званих «стрибучих генів»), стають більшими і мають перевагу під час передачі до пилку та яйцеклітин. Також спостерігаються структурні зміни на кінцях хромосом, які обмежують успішні комбінації для наступного покоління.

«Цей асиметричний механізм мейозу систематично сприяє передачі більших хромосом, багатих на повторювані послідовності», – зазначає Маркес. «Крім того, після запліднення відбувається жорсткий відбір: близько 87% насіння гине. Лише ті нащадки, які змогли відновити батьківські гібридні комбінації хромосом, тобто зберегти обидві версії батьківських геномів, виживають».

Практичне значення для селекції

Відкриття Rhynchospora tenuis може мати значний вплив на селекцію рослин.

Можливість «зафіксувати» вигідний генотип і передавати його нащадкам через насіння без змін – це мрія багатьох селекціонерів. «Розуміння цього механізму може надати нові ідеї для майбутніх стратегій селекції», – вважає Маркес.

Таким чином, ця бразильська рослина розширює наші знання про гнучкість репродуктивних процесів у рослин і стирає чітку межу між статевим розмноженням та клонуванням, яку ми звикли бачити в підручниках.

Джерело: https://www. ithome.com/1/009/623. htmРослина-клон: вчений шокований відкриттям у Бразилії читайте на сайті HiTech. Expert.