Ученые нашли древний генетический переключатель, позволивший растениям завоевать сушу

Исследователи из Университета Монаша обнаружили у наземного растения единичный ген, который может объяснить, как растения впервые эволюционировали для непрерывного роста. Эта ключевая черта позволила им колонизировать сушу и сформировать жизнь на Земле.

Автор: Current Biology (2025). DOI: 10.1016/j.cub.2025.11.015

Исследование, опубликованное в журнале Current Biology, сосредоточено на печеночнике Marchantia polymorpha, чьи предки отделились от цветковых растений более 400 миллионов лет назад.

Несмотря на скромные размеры, это растение содержит генетический механизм, который, по-видимому, был критически важен для ранней эволюции наземных растений. Ген под названием MpARF2 действует как главный регулятор стволовых клеток, недифференцированных клеток, ответственных за постоянный рост.

Как ген MpARF2 регулирует рост

По словам ученых, MpARF2 создает защитную зону внутри растения, где рост может безопасно координироваться, защищая стволовые клетки от сигналов, которые в противном случае способствовали бы их дифференцировке.

«Пул стволовых клеток создает меристему, из которой происходят все органы растений, — пояснил ведущий автор исследования доктор Эдуардо Флорес-Сандовал из Школы биологических наук Университета Монаша. — Эволюция меристем позволила растениям расти направленно в ответ на сигналы окружающей среды, такие как свет и гравитация, что было крайне важно, поскольку они буквально привязаны к одному месту».

Исследование также показало, что MpARF2 играет двойную роль: не только блокирует чувствительность к растительному гормону ауксину (который стимулирует дифференцировку), но и способствует локальной выработке самого ауксина. Эта система обратной связи позволяет растению одновременно производить и сопротивляться сигналам роста в зависимости от локации.

Значение для эволюции растений и сельского хозяйства

«Это удивительно простой и элегантный механизм, — сказал старший автор статьи профессор Джон Боуман. — Стволовые клетки производят сигнал (ауксин), но невосприимчивы к его эффектам благодаря MpARF2. Таким образом, стволовые клетки действуют как организатор, который инструктирует соседние клетки начать путь дифференцировки».

«Вероятно, этот механизм был ключевым новшеством у самых ранних наземных растений. Меристемы позволяли направленный рост в ответ на среду и могли регенерировать, если исходные меристемы были съедены травоядными».

Полученные данные углубляют наше понимание эволюции растений и могут иметь значение для современного сельского хозяйства и устойчивости к изменению климата, особенно в проектировании культур с улучшенной регенерацией или реакцией на стресс.

Больше информации: Eduardo Flores-Sandoval et al, The B-class auxin response factor MpARF2 is essential for meristem organization in free-living plant gametophytes, Current Biology (2025). DOI: 10.1016/j.cub.2025.11.015

Источник: Monash University