Поверхность Земли покрыта растениями. Они составляют большую часть биомассы на суше и демонстрируют широкое разнообразие: от мхов до деревьев. Это поразительное биоразнообразие возникло благодаря судьбоносному эволюционному событию, которое произошло всего один раз: наземной трансформации растений. Это описывает момент, когда одна группа водорослей, современных потомков которых все еще можно изучать в лаборатории, превратилась в растения и вторглась на сушу по всему миру.

Международная группа исследователей, возглавляемая командой из Геттингенского университета, собрала крупномасштабные данные об экспрессии генов для изучения молекулярных сетей, которые действуют в одном из ближайших родственников наземных растений, скромной одноклеточной водоросли под названием Mesotaenium. эндлихерианум. Их результаты были опубликованы в Природные растения.

Используя штамм Mesotaenium endlicherianum, который более 25 лет хранился в коллекции культур водорослей Геттингенского университета (SAG), и уникальную экспериментальную установку, исследователи подвергли Mesotaenium endlicherianum воздействию непрерывного диапазона различной интенсивности света и температуры.

Джанин Фюрст-Янсен, исследователь из Геттингенского университета, утверждает: «Наше исследование началось с изучения пределов устойчивости водорослей — как к свету, так и к температуре. Мы подвергли их воздействию широкого диапазона температур от 8°C до 29°C. Мы были заинтригованы, когда на основе нашего углубленного физиологического анализа наблюдали взаимодействие между широким диапазоном температур и толерантностью к свету».

Как реагируют водоросли, исследовали не только на морфологическом и физиологическом уровне, но и путем считывания информации примерно из 10 миллиардов фрагментов РНК. В исследовании использовался сетевой анализ для изучения общего поведения почти 20 000 генов одновременно. В этих общих закономерностях были идентифицированы «гены-концентраторы», которые играют центральную роль в координации экспрессии генов в ответ на различные сигналы окружающей среды. Этот подход не только дал ценную информацию о том, как экспрессия генов водорослей регулируется в ответ на различные условия, но и в сочетании с эволюционным анализом показал, что эти механизмы являются общими как для наземных растений, так и для их родственников из водорослей.

Профессор Ян де Врис из Геттингенского университета говорит: «Уникальность этого исследования заключается в том, что наш сетевой анализ может указать на целый набор генетических механизмов, которые, как известно, не работали в этих водорослях. , мы обнаруживаем, что они являются общими для более чем 600 миллионов лет эволюции растений и водорослей».

Как сказал Армин Дадрас, доктор философии. Студент Геттингенского университета объясняет: «Наш анализ позволяет нам определить, какие гены взаимодействуют в различных растениях и водорослях. Это похоже на обнаружение того, какие музыкальные ноты последовательно гармонируют в разных песнях. Это понимание помогает нам раскрыть долгосрочные закономерности эволюции и показывает, как определенные важные генетические «ноты» остались неизменными для широкого спектра видов растений, подобно вечным мелодиям, которые находят отклик в разных музыкальных жанрах».