Геном микроскопических водорослей указал на третью ветвь зеленых растений

В группе зеленых растений обнаружили третий отдел — Prasinodermophyta, сообщается в Nature Ecology & Evolution. Ранее выделяли два: Chlorophyta (большинство тех, кого обычно называют зелеными водорослями) и Streptophyta (харовые и некоторые другие водоросли, а также наземные растения). Вычленить новый отдел решили по итогам анализа ядерного генома Prasinoderma coloniale — микроскопической водоросли. Он сочетает в себе признаки компактных геномов древних микроскопических водорослей из класса Mamiellophyceae и более крупных и сложных геномов стрептофитовых водорослей.

По молекулярным, морфологическим и биохимическим данным зеленые растения (Viridiplantae; кто-то считает их подцарством, кто-то — царством) обычно делят на две большие группы — Chlorophyta и Streptophyta. В каждой из них (они имеют ранг отделов) есть и многоклеточные, и одноклеточные организмы. Некоторые из них, в особенности в группе Chlorophyta, устроены очень странно: их жгутики и клеточные оболочки не похожи на таковые у многоклеточных и типичных одноклеточных зеленых водорослей. Указания на то, что эти организмы (например, роды Palmophyllum и Verdigellas) стоит отнести к отдельной группе, уже давно были, но не хватало данных о ядерном геноме необычных хлорофитовых.

Исследователи из Германии и Китая во главе с Майклом Мелконяном (Michael Melkonian) и Хуанем Лю (Huan Liu) из Пекинского института геномики секвенировали ядерный геном Prasinoderma coloniale — одной из нетипичных водорослей в составе Chlorophyta. Его сравнили с ядерными геномами различных хлорофитов и стрептофитов.

Prasinoderma coloniale (A), ее положение на филогенетическом древе зеленых растений (B, отмечено звездочкой) и общий вид этого древа (C) с указанием нового отдела — Prasinodermophyta и некоторыми родственными зеленым растениям группами

Размер ядерного генома празинодермы составил 25,3 мегабазы (миллионов пар нуклеотидов). Это больше, чем у ряда одноклеточных хлорофитовых водорослей, но меньше, чем у большинства наземных растений (моховидных, папоротникообразных и прочих). У этого растения 22 хромосомы. 256 генов Prasinoderma coloniale были по строению дальше от ортологичных генов других Chlorophyta и Streptophyta, чем эти же ортологи у Chlorophyta и Streptophyta между собой. Это означает, что празинодермы отделились от общего ствола зеленых растений раньше, чем любой из двух существующих отделов. На основании этого их предложили классифицировать как свой, третий отдел — Prasinodermophyta. В него входит еще, к примеру, род Prasinococcus.
Поскольку празинофитовые рано отделились от общего ствола, они могли сохранить некоторые признаки, присущие первым зеленым растениям. Кроме того, интересно выяснить, как Prasinoderma coloniale P. coloniale приспособилась к своей необычной среде обитания. P. coloniale обитает на большой глубине в воде, бедной минеральными веществами. Там мало света, и чтобы эффективно фотосинтезировать, празинодермы выработали светособирающие белки особого строения и специальные механизмы концентрации углекислого газа — вещества, из которого при фотосинтезе получаются органические соединения. Также они разучились производить витамины B1, B7 и B12. Это узнали и подтвердили благодаря анализу ДНК P. coloniale: многие гены, нужные для синтеза указанных витаминов, у этой водоросли отсутствуют.

В 2016 году празинодерм и их ближайших родственников уже выделили в свой класс — Palmophyllophyceae в составе отдела Chlorophyta. Его определили как одну из базальных клад — группу, родоначальники которой раньше остальных отделились от общего ствола. Теперь мы видим, что отличия пальмофиллофитовых и празинофитовых от прочих зеленых растений еще глубже.

Светлана Ястребова

https://nplus1.ru/