Хищные растения в Азии, Австралии и Латинской Америке эволюционировали и практически одновременно стали плотоядными едоками. И как это им удалось, каков механизм?
Среда обитания бедная питательными веществами привела к тому, что некоторые растения стали плотоядными, способными строить из своих листьев замысловатые ловушки для насекомых. Оказавшись внутри пищеварительных соков растения жертвы и их экзоскелеты постепенно переваривались, чтобы получить из них необходимый азот и фосфор.
Интересно отметить, что плотоядные растения Австралии, Азии и Америки, несмотря на свою разрозненную эволюцию, использовали один и этот же метод, чтобы прокормить себя. Новое исследование, проведенное под руководством Национального института биологии в Японии, при участии Барселонского университета в Испании, опубликованное в журнале «Nature Ecology & Evolution», установило генетические изменения позволившие приспособиться к плотоядной диете трех видов растений: австралийского Цефалотуса мешочкового (лат. Cephalotus follicularis), австралийского Непентеса крылатого (лат. Nepenthes alata), и американской Саррацении пурпурной (лат. Sarracenia purpurea).
Сначала они расшифровали геном Цефалотуса мешочкового, небольшого плотоядного растения родом из Австралии, который модифицировало листья в форме отлично работающего кувшина, когда пищей служат насекомые, упавшие в него. Цефалотус мешочковый имеет различные насекомоядные листы, служащие для запирания насекомых, также имеются нормальные листья как у всех растений. Геном этого вида является относительно большим, почти в половину генома человека. Исследователи выявили более 36 тысяч генов.
По словам Хулио Росаса из кафедры генетики, микробиологии и статистики Барселонского университета, «способность плотоядных растений поедать животных на обедненных почвах стала результатом действия естественного отбора, что способствовало некоторым генетическим изменениям на одинаковом наборе генов. Сравнительный анализ генов, которые выделены из двух видов листов, выявил генетические изменения, связанные с плотоядной диетой растений».
Генетические анализы показали, что в ходе своей эволюции в направлении к мясной диете, листья стали ловушками для насекомых приобретя новые ферментативные функции. Существует особая группа белков, которая эволюционировала, чтобы работать как пищеварительные ферменты, сообщает Пабло Либрадо, другой автор, который работает в Центре геогенетики в Копенгагенском университете. В конце концов, у трех видов группа растительных белков, которые изначально помогали в порядке самообороны от болезней и других насущных угроз стали пищеварительными ферментами, такими как хитиназы способные разлагать хитин, основный компонент экзоскелета, и кислые фосфатазы, которые позволяют растениям получать фосфор из поглощенных тел.
В конце концов, все эти достижения стали результатом решения одной и той же проблемы. Случай с насекомоядными растениями является наглядным примером конвергентной эволюции и, по всей видимости, это связано с сильными биологическими ограничениями, навязанные экстремальными экосистемами.
Возможно таким же путем развивались морские анемоны, представляющие из себя наполовину растение наполовину животное.
