Ученые нашли у мхов ген, который помогает справляться с высыханием, а у высших сосудистых растений стал основой для выработки древесины, необходимых для жизни на суше.

Результаты исследования, проведенного специалистами из Франции и США, опубликованы в журнале Nature Communications.

Первые наземные растения произошли от зеленых водорослей около 450 млн лет назад. Для выхода на сушу им пришлось «изобрести» три новых типа полимеров: кутин (воскоподобное вещество, защищающее поверхность растения от потери влаги), суберин (он нужен для транспорта воды в корнях) и лигнин (выполняет вместе с целлюлозой опорную функцию в составе древесины).

В частности, без лигнина растения никогда бы не смогли достигнуть больших размеров – если в море растительные органы поддерживает вода, то на воздухе им нужно опереться на что-то более прочное. Вот почему мхи, у которых нет лигнина, никогда не вырастают в высоту более, чем на несколько сантиметров. Тем не менее, авторы статьи выяснили, что у мхов всё же имеются некоторые гены, необходимые для синтеза этого вещества.

Ученые работали с мхом Physcomitrella, который часто выступает в роли модельного объекта в лабораторных исследованиях. Ученые отключили у него ген фермента P450, и обнаружили, что у мха перестали дифференцироваться ткани и, главное, пропала защитная кутикула, богатая фенолами. Тем не менее, этот дефект можно было компенсировать, подкармливая мох кофеиновой кислотой, которая фигурирует и в метаболических путях высших растений, лежащих в основе синтеза лигнина.

Получается, предки мхов, защищаясь от пересыхания при помощи кутикулы, тем самым подготовили «изобретение» лигнина - другого механизма, нужного для жизни на суше. То есть на генетическом уровне адаптации для наземного образа жизни возникали в связке. Интересно, что кутикула мхов отчасти напоминает суберин высших растений. Получается, для его синтеза впоследствии также могли пригодиться метаболические пути, понадобившиеся мхам для другой цели.

Источник: infox.ru

Исследователи из Университета Альберты (Канада) обнаружили в одном из ледников арктической Канады мох, выживший после 400-летнего пребывания подо льдом. Ледники, которые изучали Кэтрин Ла Фардж и её коллеги, в последнее время стали стремительно отступать, скорость их таяния с 2004-го равна примерно 3–4 метрам в год. При этом лёд освобождает территории, не знавшие солнечного света примерно с XVI века, то есть ледники образовались во время так называемого Малого ледникового периода, продолжавшегося до середины XIX столетия.

Мох, очнувшийся от подлёдного сна. (Фото Catherine La Farge / University of Alberta.)Поначалу исследователи решили, что обнаруженные ими на границе отступающего ледника образцы мха мертвы. Но потом среди омертвевших коричневых нитей удалось заметить свежие зелёные побеги. С помощью радиоуглеродного анализа было установлено, что мох оказался подо льдом примерно 400 лет назад, а освободился из заточения около 2 лет назад.

Разумеется, учёные попробовали «воскресить» мох в лаборатории. Для «воскрешения» не использовалось ничего необычное, только свет, вода и питательные вещества. Семь из двадцати четырёх образцов дали побеги, причём ожившие мхи относились к четырём разным видам.

Биологи подчёркивают, что новые побеги образовались вовсе не из спор, а именно что из оживших клеток, которые начали делиться. На Земле, конечно, есть организмы, которые могут переносить длительное обезвоживание из-за сильного охлаждения, но всё равно никто и предположить не мог, что растительные клетки мхов проснутся после нескольких сотен лет ледяной спячки!

Само собой, не только мхи предстали перед взором канадцев. На месте ледника были обнаружены цианобактерии и зелёные водоросли, причём попадались и совершенно новые виды.

Во многом именно от таких простых организмов (включая мхи) зависит теперь развитие экосистемы на месте ледника — те животные и растения, которые решат прийти на освободившиеся ото льда территории, благодаря мхам и водорослям окажутся не совсем на пустом месте.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

Рогозубый мох использует примитивных насекомых ногохвосток в качестве опылителей, привлекая их при помощи специфического запаха, что роднит эти примитивнейшие организмы с цветочными растениями, стоящими на вершине эволюции, заявляют американские биологи в статье, опубликованной в журнале Nature.

Многие растения выработали сложную систему опознавательных сигналов, задействованных в процессе обмена нектара на услуги опылителей. В их число входят особая форма и окраска цветка, химический состав нектара и особый запах, позволяющий насекомым безошибочно находить нужные соцветия. Считается, что такие приспособления появились только у цветочных растений и отсутствуют у более примитивных организмов - голосеменных, папоротников и плаунов, а также мхов.

Группа биологов под руководством Сары Эппли (Sarah Eppley) из Государственного университета Портлэнда (США) выяснила, что это далеко не так, проследив за взаимоотношениями между рогозубым мохом (Ceratodon purpureus) и примитивными членистоногими из отряда ногохвосток (Collembola).

Эппли и ее коллеги изучили наборы летучих веществ, которые выделяют женские и мужские ростки Ceratodon purpureus в сезон размножения. Эксперимент показал, что женские растения вырабатывали гораздо больше летучих веществ, чем мужские кустики мха.

Ученые проанализировали химический состав "женских" феромонов мха и попытались найти аналоги среди других соединений, вырабатываемых прочими видами растений. Оказалось, что некоторые из них были идентичны по своей структуре и химическим свойствам тем веществам, которые цветочные "кузены" мхов используют для приманивания опылителей.

Биологи предположили, что в случае с Ceratodon purpureus такую роль могут играть ногохвостки - простейшие насекомые, появившиеся на земле примерно в одно время с первыми мхами, в Ордовикском периоде (488-443 миллиона лет назад). Они проверили эту гипотезу при помощи несложного эксперимента.

Авторы статьи вырастили несколько ростков Ceratodon purpureus и высадили в одной половине клетки мужские кусты мха, а в другой - женские. Через несколько дней ученые запустили в сосуд ногохвосток и проследили за их поведением. Большинство насекомых устремилось к женским росткам мха.

Затем Эппли и ее коллеги попытались выяснить, помогают ли насекомые опылять растения. Для этого ученые разделили популяцию Ceratodon purpureus на две группы, одна из которых обитала в условиях повышенной влажности, а другая - в сухих сосудах.

В половину клеток из каждой группы исследователи посадили насекомых и проследили за тем, как их присутствие повлияло на число оплодотворенных женских спор.

Как объясняют биологи, мхи крайне плохо размножаются при отсутствии влаги в почве и на стебле растений, так как мужские половые клетки могут передвигаться только в присутствии капель воды. Появление дополнительных опылителей должно повысить число успешных оплодотворений и в том и другом случае.

Как и ожидали ученые, ногохвостки увеличили число успешных размножений, как в сухих сосудах, так и в условиях высокой влажности. Это доказывает, что данные насекомые являются опылителями рогозубого мха.

С другой стороны, пока остается неясной причина такого поведения ногохвосток - привлекают ли насекомых сами споры Ceratodon purpureus или женские ростки заманивают их сладким нектаром или жирными кислотами. Ученые планируют найти причину этого в своей следующей работе.

Источник: РИАНОВОСТИ