Почему растения растут вверх, а не только вширь: ученые нашли ответ во мхе

Ученые нашли белок, который мог сыграть ключевую роль в том, как древние растения научились расти не только вширь, но и вверх. Новое исследование мха показало, что для этого процесса недостаточно только активации нужных генов.

Об этом говорится в материале Earth.com.

Исследователи из Копенгагенского университета изучали мох Physcomitrium patens, часто используемый в качестве модели первых наземных растений. На ранних этапах развития мох растет расползающимися по поверхности плоскими нитями. Однако впоследствии он формирует небольшие почки, из которых вырастают вертикальные побеги.

Именно этот переход от плоского роста к вертикальному заинтересовал ученых. Ранее считалось, что ключевую роль в этом играют гены, включающие или выключающие определенные процессы в клетках. Но новое исследование показало, что этого объяснения недостаточно.

При анализе белков мха ученые обнаружили ранее неизвестный белок, названный RAK1. Он оказался необычным по своему строению: фактически это два разных инструмента, объединенных в один. Одна часть передает сигналы внутри клетки, а другая изменяет поведение соседних белков с помощью химических меток.

Подобного белка в других группах растений не обнаружили. У большинства видов эти части существуют отдельно, а у мха и близкородственного вида они объединились в один белок.

Чтобы проверить роль RAK1, исследователи создали мох без этого белка и сравнили его с обычным. Результат был заметен уже через несколько недель: у растений без RAK1 образовывалось значительно меньше вертикальных почек, а появлявшиеся были асимметричными или дефектными.

Без этого белка мох вроде бы возвращался к более древней форме развития — разрастался вширь, но не мог нормально формировать вертикальные побеги.

По словам исследователей, это означает, что самих генов недостаточно для перехода к росту вверх. Они задают "план", но клетка еще должна получить нужное химическое состояние, чтобы начать строить трехмерную структуру.

Ученые считают, что RAK1 мог стать одним из важнейших элементов эволюции растений. Вероятно, предки мха не создали совершенно новый механизм, а объединили два уже имеющихся белка в один. Это позволило клеткам быстрее увязывать сигналы с внутренними изменениями, необходимыми для роста вверх.

Исследование помогает лучше понять, как растения сотни миллионов лет назад перешли от простого плоского роста к сложным формам с побегами, стеблями и ветвями. Именно этот эволюционный шаг сделал возможными леса, сады и большинство наземной растительности, которую мы видим сегодня.

Напомним, ранее мы сообщали, что молоко способно выполнять сразу несколько функций в саду — от подкормки до защиты от тли и мучнистой росы. Эксперты рассказали, как правильно его использовать.