Dans Darkened forêts, Ferns Stole Gene d'une source improbable - # - et puis de l'autre -

Les scientifiques savaient neochrome était étrange avant de commencer à fouiller dans son arbre généalogique. Une union de protéines indépendantes - phytochrome rouge de détection et phototropin bleu-détection - la protéine super combine deux morceaux déjà grands dans un tout fantastique qui aide les plantes poussent vers faible, la lumière filtrée.

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Ils cornifle puissants. Cliquez pour agrandir cette image. Croyez-moi, vous voulez agrandir cette image. Vous pouvez voir les spores à l'intérieur des cornes près. CC-by-2.0. photo magnifique par Jason Hollinger. Cliquez sur l'image pour la licence et la source.

Les scientifiques savaient neochrome était étrange avant de commencer à fouiller dans son arbre généalogique. Une union de protéines indépendantes - phytochrome rouge de détection et phototropin bleu-détection - la protéine super combine deux morceaux déjà grands dans un tout fantastique qui aide les plantes poussent vers faible, la lumière filtrée. Il est un peu d'adaptation lisse pour vivre sur le sol de la forêt ténébreuse, une façon de reconnaître: oui, je sais que je ne suis pas le plus grand arbre dans la forêt. Mais je vais travailler avec ce que j'ai, et je suis va regarder d --- bien le faire.

Il est un problème parce que trois choses pourraient expliquer cela, et tous semblent peu probables. Tout d'abord, neochrome était présent dans l'ancêtre commun de l'écume de l'étang et les fougères, mais a été perdue de toutes les autres plantes, sauf pour ces deux. En second lieu, neochrome a évolué indépendamment dans ces deux groupes. Et enfin, l'écume de l'étang gène neochrome en quelque sorte aspiré dans le obtenu génome des fougères.

Cette dernière option est appelée transfert horizontal de gènes (HGT), et bien que les bactéries ont élevé à une forme d'art, le reste de la vie sur Terre a toujours semblé opposé à échanger des gènes avec des étrangers. ADN extra-espèces est comme une boîte de chocolats. et, bien, vous savez le reste.

Comme il se trouve, l'hypothèse n ° 2 était vrai, mais l'histoire était encore plus étrange. Fern neochrome n'a pas été inventée par des fougères. Ils l'ont volé. Il suffit de pas de l'écume de l'étang.

Une équipe de scientifiques de l'Europe, l'Amérique du Nord et la Chine dirigée par Fay-Wei Li à la Duke University a entrepris de découvrir. Ils ont parcouru le matériel génétique des plantes et des algues 474 représentant le spectre de la vie végétale. Les scientifiques ont recherché et comparé les séquences d'ADN de neochrome, phototropin et phytochrome. En comparaison, le modèle de mutations dans ces gènes raconter une histoire au sujet de qui est lié à qui, et à peu près quand leurs ancêtres se sont séparés.

Les algues vertes neochrome avait en effet évolué indépendamment de neochrome de fougère. Mais contre toute attente, neochrome se place non seulement dans les fougères et l'écume de l'étang, mais aussi dans un groupe peu bizarre de plantes liées à anthocérotes appelées mousses. Cela signifiait neochrome avait évolué de façon indépendante à la fois deux fois, mais qu'il avait aussi * * fait l'objet d'un transfert horizontal de gènes. Fern neochrome avait évolué à partir cornifle neochrome, et les programmes informatiques qui ont comparé les séquences calculé que la preuve est très forte. À un certain moment avant d'être incorporés dans neochrome, cornifle phototropin a perdu toutes ses introns non codants - parties du code génétique habituellement excisée lors de protéines à partir de l'ADN - et cette perte de introns est clairement visible dans neochrome de fougère aussi bien. Bien que ce n'est pas la seule preuve pour le transfert, il est une preuve très forte en effet.

Sur cette figure, du papier, vous pouvez voir, en haut, la structure de neochrome de fougère, et au fond, un arbre généalogique de neochrome de fougère en comparant sa séquence aux gènes de neochrome, photoropin et phytochrome dans plusieurs autres groupes des plantes.

Il y a seulement environ 100 espèces de Hornwort connues. Superficiellement, leurs corps ressemblent, liverworts nommés pour leur forme de foie, vaguement corps lobées. Mais à la différence (qui ont liverworts leur propre menu des structures de reproduction bizarres), les spores de Hornwort sont dispersées dans des cornes longues, de grande taille qui se séparent de la tige à la poupe. A l'intérieur sont des fibres appelées élatères qui fléchissent en réponse à l'évolution de l'humidité (je l'ai écrit au sujet de prêle structurellement différentes mais fonctionnellement similaires élatères au début de cette année). Leurs contorsions aident à démarrer les spores du nid quand le moment est venu.

Un cornifle photographié des frais généraux révèle son apparence liverwort et comme les lichens. Les cornes sont haut au centre. CC-by-2,0; Photo de Jason Hollinger. Cliquez sur l'image pour la licence et la source.

La preuve génétique a suggéré que neochrome est passé de anthocérotes fougères il y a environ 133-229000000 années, quelque 200 millions d'années après les estimations publiées précédemment de la scission entre le dernier ancêtre commun des fougères et anthocérotes. Puisque le transfert horizontal de gènes serait par définition ont eu lieu après que les groupes ont divergé, ces dates sont compatibles avec l'hypothèse de HGT.

Les botanistes se rendent compte que le transfert horizontal de gènes entre les espèces végétales ne sont pas si rares comme cela a été pensé auparavant. La COX-1 « introns homing » a insinué à partir d'un champignon dans les génomes des plantes plus de 1000 fois. Il ne produit aucune différence fonctionnelle dans l'usine, bien que. Neochrome fait, et semble être le premier exemple important de ce phénomène, mais peut-être pas le dernier.

Quand les scientifiques ont construit un arbre généalogique de neochrome gènes trouvés dans les fougères et par rapport à un arbre généalogique de fougères basées sur le reste de leur ADN, ils ont obtenu un autre choc: les arbres avaient l'air complètement différent. Si une fougère ancestrale unique avait acquis neochrome, puis transmise à ses descendants de la manière habituelle (verticale), vous attendez les deux arbres soient les mêmes. Mais ils ne sont pas. Ici, ils sont - et je présenter des excuses pour la taille du texte. Les couleurs correspondent entre les deux parties et devrait vous aider à comprendre l'image:

Apparemment, les fougères - même les lointainement apparentées - relatez neochrome comme c'est une maladie sociale. Cela expliquerait le modèle d'héritage brouillé de neochrome que vous voyez à gauche ci-dessus.

La moitié inférieure de la verdure dans cette image est la fougère minuscule, vaporeux gametophyte - la fougère vous ne voyez pas:

Image par Vlmastra Cc-by-3.0. Cliquez sur l'image pour la licence et la source.

CC-by-2.0. photo magnifique par Jason Hollinger. Cliquez sur l'image pour la licence et la source

Les opinions exprimées sont celles de l'auteur (s) et ne sont pas nécessairement celles de Scientific American.