Фотосинтез растений связан со скоростью их эволюции

Исследователи из Оксфордского университета, изучив 11 видов растений, показали, что скорость их эволюции связана с эффективностью фотосинтеза. Результаты опубликованы в журнале Molecular Biology and Evolution.

Учёные из Оксфордского департамента наук о растениях обнаружили различия в эволюции генов, которые можно объяснить эффективностью фотосинтеза у разных видов.

Ключевой ресурс — азот

Растениям нужен азот для фотосинтеза, чтобы строить белки для превращения атмосферного CO₂ в сахара. Однако азот также необходим для построения генов. Разные «буквы» ДНК (нуклеотиды) требуют разного количества азота: A и G — дорогие, C и T — дешёвые.

Обнаруженный компромисс

Исследование показало, что растения, которые активно инвестируют азот в фотосинтез, используют более дешёвые «буквы» для построения своих генов. Эта молекулярная «экономия» ограничивает скорость эволюции генов. В результате растения с высокими затратами азота на фотосинтез эволюционируют медленнее.

Значение открытия

• Работа устанавливает новую связь между фотосинтезом и эволюцией растений.
• Это помогает объяснить неравномерное распределение видов растений по земному шару.
• Становится понятнее, почему высокоэффективные в фотосинтезе растения образуют новые виды быстрее, чем менее эффективные.

Прогнозы на будущее

Ведущий автор исследования доктор Стивен Келли отметил: «Эти результаты также позволяют нам делать прогнозы о том, как растения будут эволюционировать в ответ на изменение климата. Например, при повышении концентрации CO₂ в атмосфере растениям не нужно инвестировать столько азота в его захват, и большая часть азотного бюджета клетки может быть потрачена на создание генов. Это означает, что при росте концентрации CO₂ гены растений будут эволюционировать быстрее».