Ученые раскрыли тайну растений-паразитов, отказавшихся от фотосинтеза

Исследователи из Университета Кобе совместно с коллегами из Института науки и технологий Окинавы раскрыли механизмы эволюции и выживания растений, полностью отказавшихся от фотосинтеза. Представители рода Balanophora — паразиты, питающиеся за счет корней других растений, — смогли сохранить ключевые клеточные функции и при этом перейти к преимущественно бесполому размножению. Работа опубликована в журнале New Phytologist.

Эти уникальные растения проводят почти всю жизнь под землей, появляясь на поверхности лишь в период цветения. Некоторые виды полностью отказались от полового размножения, формируя семена без опыления. Как отметила автор исследования, ботаник Кэндзи Суэцугу, цель работы заключалась в переосмыслении фундаментального вопроса: «что значит быть растением», если организм утратил фотосинтез и основные признаки зеленых форм.

Ученые впервые связали воедино три уровня анализа — родственные отношения между видами, изменения в геноме и особенности их экологии и размножения. Несмотря на утрату генов, связанных с фотосинтезом, пластиды (органеллы, характерные только для растительных клеток) Balanophora не исчезли: растения продолжают направлять в них многочисленные белки, что указывает на их критическую роль в метаболизме паразита.

Анализ также показал, что асксперматия — способность формировать семена без оплодотворения — возникала в эволюции Balanophora неоднократно. Эта стратегия, по мнению исследователей, помогла растениям распространиться по островной дуге от Японии до Тайваня, где опылители могут отсутствовать. Ранее Суэцугу показывал, что в опылении Balanophora нередко участвуют неожиданные агенты — верблюжьи сверчки или тараканы, — однако бесполое формирование семян становится решающим фактором выживания, когда партнеров или насекомых мало.

Работа демонстрирует, на какой предел может выйти паразитическое растение, полностью отказавшись от фотосинтеза, но сохраняя пластиды как метаболические центры. Следующий этап исследований, по словам Суэцугу, — выяснить, какие соединения синтезируют эти пластиды и какую роль они играют в поддержании паразитического образа жизни Balanophora в корнях растения-хозяина.