Ботаники подтвердили, что возраст древнейшего организма превышает 16 000 лет
Образцы ДНК одного из самых крупных и древних растений в мире — осины вида Populus tremuloides в штате Юта под названием Пандо — помогли исследователям определить его возраст и эволюционную историю.
Проведя секвенирование сотен образцов дерева, исследователи подтвердили, что возраст Пандо составляет от 16 000 до 80 000 лет. Это подтверждает предыдущие предположения о том, что это один из самых древних организмов на Земле. Результаты исследования были опубликованы на сервере препринтов bioRxiv.
Одно очень большое дерево Пандо, чье название в переводе с латыни означает «я распространяю», состоит из 47 000 стволов, которые занимают площадь в 42,6 гектара в Национальном лесу Фишлейк штата Юта, США.
Благодаря способу размножения растения, вся эта осиновая роща технически является одним деревом, поддерживаемым одной огромной корневой системой.
Триплоид
Пандо — триплоид, то есть его клетки содержат не две, а три копии каждой хромосомы. Пандо не может размножаться половым путем и смешивать свою ДНК с ДНК других деревьев. Вместо этого Пандо создает клоны самого себя.
Хотя этот процесс приводит к появлению генетически идентичного потомства, оно все равно может накапливать генетические мутации в процессе деления своих клеток. Биологи очень интересуются этими вариациями, поскольку они дают информацию о том, как изменилось растение с момента появления первого ростка.
В некоторых исследованиях изучалось распространение новых мутаций у растений и грибов, размножающихся клонально, но мало кто исследовал вековые растения, подобные Пандо.
«Меня поражает тот факт, что к Пандо не проявляли большого генетического интереса, учитывая, насколько это удивительное растение», — говорит соавтор исследования Уильям Рэтклифф, эволюционный биолог из Технологического института Джорджии в Атланте.
Генетический анализ самого древнего жителя Земли
В новой работе исследователи собрали образцы корней, коры, листьев и ветвей со всего клона Пандо, а также с других, неродственных осин для сравнения. Ученые извлекли ДНК из образцов, затем секвенировали и проанализировали участок генома. После удаления вариантов, которые встречались как у Пандо, так и у соседних деревьев, а также мутаций, обнаруженных только в одном образце, исследователи смогли рассмотреть около 4000 генетических вариантов, возникших в результате многократного клонирования Пандо на протяжении тысячелетий.
Анализ моделей этих мутаций показал удивительные результаты. «Можно было бы ожидать, что деревья, которые пространственно близки, также ближе и генетически», — говорит соавтор работы Розенн Пино, генетик-эволюционист растений из Чикагского университета в Иллинойсе. — «Но это не совсем то, что мы обнаружили. Мы обнаружили пространственный сигнал, но он гораздо слабее, чем мы ожидали». Физически близкие деревья действительно имели больше сходных мутаций, чем те, которые находились далеко друг от друга, но лишь немного больше. Однако в более мелких масштабах (1-15 метров) тенденция была сильнее: у стеблей, расположенных ближе друг к другу, было значительно больше общих мутаций.
Пандо занимает площадь более 40 гектаров, «но это выглядит так, будто это хорошо перемешанный горшок с генетической информацией», — говорит Рэтклифф.
Введя генетические данные Пандо в теоретическую модель, которая выстраивает эволюционную линию организма, исследователи оценили возраст Пандо. По их мнению, он составляет от 16 000 до 80 000 лет. «По сравнению с ним Римская империя кажется совсем молодой», — говорит Рэтклифф.
Команда также рассмотрела причины удивительной выносливости дерева. Пино говорит, что причина этого — триплоидность Пандо. Это может привести к «более крупным клеткам, более крупным организмам и к лучшей приспособленности».