Международная команда биологов смогла подтвердить существование единого предка всех водорослей и наземных растений, проанализировав геном примитивнейшей водоросли из семейства глаукофитов, которую можно считать своеобразным «связующим звеном» между водорослями и бактериями.

Группа ученых под руководством Дебашиша Бхаттачарии (Debashish Bhattacharya) из университета Ратгерса в городе Нью-Брунсвик (США) пролила свет на историю происхождения всей морской и сухопутной растительности, изучив геном одной из примитивнейших водорослей – Cyanophora paradoxa.

По современным представлениям, эукариоты – сложные клетки с обособленным ядром и полным «набором» других органелл – появились в результате «ассимиляции» их предками бактерий различного вида. Характерным примером этого процесса являются митохондрии – клеточные «энергетические станции». Они отделены от остальной части клетки двойной мембраной, похожей на оболочку бактерии, а также обладают своей собственной ДНК и системой синтеза белков. Органы фотосинтеза растений и водорослей – хлоропласты – имеют аналогичную природу.

Бхаттачария и его коллеги попытались найти генетическое подтверждение основной теории происхождения хлоропластов. Она предполагает, что все ныне существующие виды водорослей и растений произошли от единого предка, который смог интегрировать сине-зеленых бактерий в свою цитоплазму.

Для этого ученые секвенировали геном самих Cyanophora paradoxa и их хлоропластов и выделили те фрагменты, которые могли относиться к бактерии-«прародителю». По словам ученых,

хлоропласты этих водорослей сохранили множество «бактериальных» рудиментов в их ДНК – они умеют синтезировать белок оболочки клетки и вещества, разлагающие синтезируемые сахара.

С генетической точки зрения сама клетка водоросли близка к другим глаукофитам, а также зеленым и красным водорослям. Геном водоросли содержит необычно малую долю участков, отвечающих за сборку белков сине-зеленых бактерий. По оценкам ученых,

на их долю приходится всего 0,9% от общего количества генов в геноме Cyanophora paradoxa. Для сравнения, геном растения арабидопсис содержит в себе около 18% подобных генов, а ДНК красных водорослей – примерно 6%.

Затем ученые попытались определить место Cyanophora paradoxa и их хлоропластов среди водорослей и растений, сравнив его геном с уже расшифрованными последовательностями ДНК. Оказалось, что этот микроорганизм сложно определить в какую-либо существующую группу, так как его геном представляет собой мозаику из архаичных и современных групп генов.

Как полагают ученые, предок Cyanophora paradoxa отделился от общего древа фотосинтезирующих эукариот еще до разделения красных и зеленых водорослей. При этом оно сохранило небольшой набор бактериальных генов, общий для всех видов растений и водорослей.

Тем не менее, Cyanophora paradoxa нельзя считать «живым ископаемым» из-за множества современных генов, которые этот микроорганизм приобрел в результате мутаций или вертикального обмена генами.