Kaip evoliucija augalus pavertė mėsėdžiais? Pokyčiai prasidėjo prieš 70 mln. metų

Mokslininkai teigia, kad tai buvo pirmasis iš trijų žingsnių, kuriuos per dešimtis milijonų metų atliko nemėsėdžiai augalai, ir dėl ko jie pavirto į išalkusius mėsėdžius.

Šie pokyčiai augalams suteikė daugybę privalumų. Mokslininkai sako, kad mėsėdžiai augalai pakeitė žaidimo sąlygas ir ėmė gaudyti maistingųjų medžiagų kupinas aukas – o tai leido jiems suklestėti maistingųjų medžiagų neturinčiuose dirvožemiuose.

Kad ištirtų, kaip mėsėdžiai augalai evoliucionavo, tarptautinė botanikų ir biologų komanda, kuriai vadovavo profesorius Jorgas Schultzas iš Wurzburg universiteto (Vokietija), palygino trijų šiandien gyvuojančių mėsėdžių augalų genomus ir anatomiją.

Egzistuoja šimtai mėsėdžių augalų rūšių, tačiau mokslininkai nusprendė patyrinėti tris rūšis, kurios minta vabzdžiais. Visos jos priklauso saulašarinių augalų šeimai. Mokslininkai sako, kad visos šios rūšys augos sugavimui naudoja judesį.

Viena iš šių augalų rūšių yra gerai pažįstamas jautrusis musėkautas (Dionaea muscipula), kuris gyvena JAV Šiaurės ir Pietų Karolinos valstijų pelkėse bei įkvėpė animacinio filmuko „Pokemonai“ personažus, o taip pat būdavo vaizduojami ne viename kitame animaciniame filmuke bei netgi įkvėpė Brodvėjaus pjesę.

Gimininga aldrūnė (Aldrovanda vesiculosa) gyvena vandenyse beveik visuose žemynuose. Jos turi povandenines verpstes, kurios suspaudžia auką, jei ji tik įkliūva. Trečiasis augalas yra mirtinoji saulašarė (Drosera spatulata), kuri auga Australijoje. Savo aukas ji įvilioja saldumu – o aukai susiviliojus, ją apraizgo lipniomis ataugomis.

Išanalizavę šiuos augalus, mokslininkai atrado trijų žingsnių procesą, vedusį link mėsėdystės. Pirmasis žingsnis įvyko prieš 70 milijonų metų, kai nemėsėdžio augalo, kuris ir buvo minėtų trijų mėsėdžių augalų protėvis, visas genomas susidubliavo – atsirado antra jo DNR (arba genomo) kopija. Šis susidubliavimas išlaisvino vieną šaknų ir lapų genų kopiją ir leido jai diversifikuotis bei atlikti kitokias funkcijas. Kai kurie lapų genai virto spąstų genais, o tuo tarpu mėsėdžiams mitybos ir virškinimo procesams vadovavo genai, kurie anksčiau tarnaudavo padedant šaknims ieškoti maistingųjų medžiagų iš dirvožemio.

Antrasis žingsnis nutiko, kai augalai iš savo aukų ėmė gauti maistingųjų medžiagų. Tuo metu tradiciniai lapai ir šaknys nebebuvo reikalingi. O dauguma genų, kurie nebuvo reikalingi mėsėdystei, ėmė nykti. Pavyzdžiui, puslėtosios aldrūnės daigai įgauna pirmaprades šaknis, tačiau vėliau augalui bręstant, jos nesivysto. Tai yra vieninteliai šio augalo šaknų sistemos likučiai, likę šiandien. Mokslininkai sako, kad dėl to, jog prarado šį bei kitus genus, šie augalai yra skurdžiausias genų sekas turintys augalai.

Du anksčiau (2013 metais) atlikti tyrimai parodė, kad ir kiti mėsėdžiai augalai turėjo menkus genus. Jie išsiaiškino, kad skendenis, augantis visuose žemynuose išskyrus Antarktidą, bei žemę dengiantis augalas kamščiatraukis, augantis Brazilijoje, turėjo labai mažus genomus, palyginus su nemėsėdžiais augalais. Anot mokslininkų, šie mėsėdžiai augalai greičiausiai taip pat patyrė minėtą genų nykimo procesą.

Trečiojo mėsėdžių augalų transformavimosi etapo metu augalai patyrė evoliucinius pokyčius – priklausomai nuo jų aplinkos. Mokslininkai išsiaiškino, kad šaknys ir lapai tapo spąstais. Šaknų genai, kurie kadaise buvo skirti ieškoti ir sugerti maistingąsias medžiagas iš dirvožemio, sukūrė fermentus, skirtus aukų maistingųjų medžiagų virškinimui ir įsisavinimui. Genai, kurie kadaise buvo naudojami glandose nektarui išskirti ir vabzdžiams privilioti, dabar gamina medžiagas, skirtas į spąstus atvilioti aukas.