Используя новые генетические часы, группа исследователей из Киля, Лондона, Ольденбурга и Дэвиса, Калифорния, впервые определила возраст крупного клона морского растения. Этот клон морской травы из Балтийского моря появился в период миграции 1400 лет назад. Недавно разработанные часы можно применить ко многим другим видам: от кораллов и водорослей до таких растений, как тростник или малина. Ученые опубликовали результаты своей работы в журнале Nature Ecology and Evolution.
«Вегетативное размножение как альтернативный способ размножения широко распространено в животном, грибковом и растительном царствах», — объясняет руководитель исследования доктор Торстен Ройш, профессор морской экологии в Центре океанических исследований GEOMAR имени Гельмгольца в Киле. Эти так называемые «клональные виды» производят генетически сходное потомство путем ветвления или почкования и часто достигают размеров футбольного поля и более. Однако эти потомки генетически не идентичны.
Предыдущая работа группы под руководством исследователей GEOMAR уже показала, что соматические мутации накапливаются у вегетативного потомства – процесс, аналогичный раку. Теперь команда под руководством профессора доктора Ройша, доктора Бенджамина Вернера (Лондонский университет Королевы Марии, QMUL) и профессора доктора Илианы Баумс (Институт функционального морского биоразнообразия имени Гельмгольца при Ольденбургском университете, HIFMB) использовала это процесс накопления мутаций для разработки новых молекулярных часов, которые смогут с высокой точностью определить возраст любого клона.
Исследователи из Кильского университета под руководством профессора Ройша применили эти новые часы к всемирному набору данных о широко распространенной морской траве Zostera marina (угре) от Тихого океана до Атлантики и Средиземноморья.
В частности, в Северной Европе команда обнаружила клоны возрастом в несколько сотен лет, что сопоставимо с возрастом больших дубов. Самому старому обнаруженному клону было 1402 года, и он прибыл из Балтийского моря. Этот клон достиг такого преклонного возраста, несмотря на суровую и изменчивую окружающую среду. Это делает клон угрей старше гренландской акулы, которая живет «всего» несколько сотен лет.
Эти новые оценки возраста и продолжительности жизни клональных видов заполняют важный пробел в знаниях. В частности, в морской среде обитания многие основные виды, образующие среду обитания, такие как кораллы и морские травы, могут размножаться вегетативно, а их клоны могут достигать очень больших размеров. Непрерывное производство небольших, генетически идентичных, но физически отделенных от родительского клона побегов или фрагментов означает, что у этих видов возраст и размер не связаны.
Новое исследование теперь предоставляет инструмент для датирования этих клонов с высокой точностью. «Такие данные, в свою очередь, являются предпосылкой для решения одной из давних загадок консервационной генетики, а именно: почему такие крупные клоны могут сохраняться, несмотря на изменчивую и динамичную среду», — говорит Ройш.
Как только будет доступен высококачественный геном взморника, можно будет начать работу. Еще одним ключевым фактором в исследовании было то, что коллеги из Калифорнийского университета в Дэвисе (UC Davis) держали клон морских водорослей в своих культуральных резервуарах в течение 17 лет, что служило точкой калибровки.
«Эта статья показывает, как междисциплинарное взаимодействие между биологами-эволюционистами рака и морскими экологами может привести к новым открытиям», — говорит доктор Вернер, преподаватель математики и эволюции рака в QMUL, который занимается соматической эволюцией опухолей, которые также развиваются клонально.
Профессор доктор Баумс, молекулярный эколог из HIFMB, добавляет: «Теперь мы можем применить эти инструменты к кораллам, находящимся под угрозой исчезновения, чтобы разработать более эффективные меры по сохранению, которые нам срочно необходимы, поскольку беспрецедентные волны тепла угрожают коралловым рифам».
«Мы ожидаем, что другие виды морских водорослей и их клоны рода Posidonia, простирающиеся более чем на десять километров, будут иметь еще более высокий возраст и, таким образом, будут самыми старыми организмами на Земле», — говорит Ройш. Это будут следующие объекты исследования.
