Ученые опровергли теорию о дупликации генома у предка цветковых растений

Происхождение и эволюция цветковых растений (покрытосеменных) — одна из центральных загадок в биологии. Ранее считалось, что ключевую роль в их появлении сыграло удвоение всего генома (WGD). В 2011 году исследователи предположили существование двух древних событий WGD: ζ-события у предка семенных растений и ε-события у предка цветковых растений. Однако в 2017 году этот вывод был поставлен под сомнение.

Частота дупликации генов у предка покрытосеменных (ε) и предка семенных растений (ζ) в группах ортологов с разной дозовой чувствительностью (Группы A–D). Автор: Ши Тао.

Чтобы разрешить спор, ученые из Уханьского ботанического сада Китайской академии наук и Гентского университета применили новый подход. Они использовали в качестве эволюционных маркеров дозочувствительные гены, которые обычно кодируют ключевые компоненты белковых комплексов. Изменение их дозы экспрессии нарушает клеточный баланс, поэтому такие гены с большей вероятностью сохраняются после WGD.

Исследователи проанализировали ортологичные группы генов у покрытосеменных с разной историей WGD и классифицировали их по степени дозовой чувствительности. Группы с высокой чувствительностью показали себя как надежные маркеры для обнаружения древних WGD.

Используя эти маркеры, ученые проверили конкурирующие сценарии. Результаты, опубликованные в журнале Science Advances, выявили лишь один выраженный пик древней дупликации, соответствующий ζ-событию у предка семенных растений. Сигнал же предполагаемого ε-события, специфичного для покрытосеменных, оказался крайне слабым и не соответствует теоретическим ожиданиям для независимого WGD.

Таким образом, эволюционные паттерны дозочувствительных генов подтверждают существование единственного древнего WGD у семенных растений и опровергают гипотезу о дополнительном удвоении генома у предка цветковых растений.

Больше информации: Tao Shi et al, Revisiting ancient whole-genome duplications in the seed and flowering plants through the lens of dosage-sensitive genes, Science Advances (2026). DOI: 10.1126/sciadv.aea9797.