Фотосинтез растений — способность под действием солнечного света связывать углекислый газ и воду, вырабатывая углеводы и кислород. За фотосинтез в растительной клетке отвечают особые структуры — пластиды. Считается, что они возникли в результате поглощения простейшей растительной клеткой фотосинтезирующей цианобактерии и их последующего совместного развития (эндосимбиоза).
Ученые установили род цианобактерий, вступивших в эндосимбиоз с предками растений, экологические условия, в которых это слияние происходило, и уточнили возраст этого события, который ранее колебался в диапазоне 800 млн лет.
В распоряжении ученых были высококонсервативные белки цианобактерий, а также 26 генов из 119 таксонов (родственных групп) цианобактерий и растений. Статистическая обработка этих белков и генетического материала позволила построить филогенетические деревья («родословные») для всех 119 таксонов. Полученные родственные связи свидетельствовали о том, что пластиды всех растений за исключением рода Paulinella имеют единого предка, а ближайшим «родственником» этого предка в группе цианобактерий является род Gloeomargarita.
Результаты исследования указывают также на то, что пластиды выделились из цианобактерий на ранней стадии их развития, которая проходила в пресных водоемах, а значит, первые растения вышли из пресной воды. Вероятнее всего, первые пластиды использовали сахарозу для адаптации к условиям внешней среды, также как древние цианобактерии.
Для определения времени расхождения групп в процессе эволюции был применен метод молекулярных часов. Ученые выяснили, что отделение линии бактерии-предка пластид от ближайшего «родственника» рода Gloeomargarita произошло 2,1 млрд лет назад, а через 200 млн лет эта бактерия стала частью растительной клетки. Эндосимбиоз привел, таким образом, к появлению первого фотосинтезирующего эукариота — единого предка зеленых, красных и глаукофитовых водорослей, а также наземных растений. По расчетам ученых, с тех пор потребовалось более миллиарда лет, чтобы основные отделы растений приобрели важное экологическое значение. Эволюция красных водорослей шла быстрее.
Исследование опубликовано в журнале Proceedings of the National academy of Sciences of the USA.
Ранее ученые обнаружили на дне океана, в породах возрастом 3,2 миллиарда лет, следы кислорода. Это может отодвинуть дату возникновения фотосинтеза на сотни тысяч лет.
Источник: news.rambler.ru
