Тайна огурца раскрыта

«А что, разве у огурцов была какая-то тайна?» — спросит читатель, и его можно понять. Дело в том, что семейство тыквенных вплоть до сегодняшнего дня очень успешно скрывало от ученых эту мутную историю. И вот только сейчас, с использованием новейших данных геномики, исследователи вывели их на чистую воду. Стало понятно, как так произошло, что живут на белом свете и огурцы, и кабачки, и тыквы, и патиссоны, и так непохожие на них арбузы и дыни.

Чтобы от одного организма произошли два других, не похожих ни на него, ни друг на друга, надо, чтобы их гены приобрели новые функции. Заставить ген выполнять новую работу не так просто, потому что старую-то кто будет делать? Самый простой способ — для начала удвоить ген (это называется «дупликацией»). После этого одна из копий может начать сачковать, а потом случайно приспособиться к новому полезному делу. Такие маленькие шажки — ключевое событие в происхождении видов. Мы тут как-то писали о том, как это происходило в эволюции животных.

Но у растений есть одно важное отличие от животных. Они не бегают... нет, это как раз не самое важное. Существенное отличие в том, что растениям, кажется, не очень важно, сколько у них хромосом. И если ежик или слоник, случайно получивший удвоенное число хромосом, скорее всего, просто не родится на свет, то растению это вполне может пойти на пользу. Есть разные виды картошки, имеющей 12, 24, 36, 48, 60, 72, 96 и 108 хромосом, и все это просто картошка. Причем, когда хромосом больше, картошка, вообще говоря, становится только толще и нажористее.

Поэтому если животные удваивали свои гены осторожно, по одному, в редких случаях вместе с небольшим кусочком хромосомы, то растения чаще всего сразу увеличивали вдвое, а то и втрое весь свой геном. Один такой прорыв — он известен генетикам растений как «гамма-событие» — произошел в истории двудольных примерно 130 млн лет назад, при динозаврах. Геном даже не удвоился, а сразу утроился! Вместо исходных 7 хромосом, которыми довольствовался общий предок двудольных, появилась 21. Каждый работающий ген завел себе двух дублеров, и это открыло путь к эволюции таких разных видов, как крохотный сорняк резуховидка, огромный тополь и, например, виноград. При этом у винограда больше никаких удвоений не происходило (у него сейчас 20 хромосом), у тополя произошло еще одно удвоение (бета-событие), а у малютки-резуховидки удвоений было целых два — потом она, правда, одумалась и выбросила все ненужное, так что сейчас 10 хромосом ей вполне хватает. Так выглядела научная картина эволюции двудольных растений до сегодняшнего дня.

Порочная мезозойская праарбузиха, вместо того чтобы любить своих родичей праарбузов, вздумала взойти на ложе овоща из соседнего племени

И вот китайские ученые нашли еще одно событие в родословной двудольных, по своему масштабу соперничающее с гамма- и бета-событиями. Произошло оно около 100 миллионов лет назад — вскоре после гамма-события — у общего предка тыквенных.

Сто миллионов лет назад — насколько это давно? Для сравнения: в это время еще бегал по земле зверек, который был общим предком вас, уважаемый читатель, ежа и жирафа. Правда, общий предок читателя и слона к тому времени уже стал прахом земным.

Мы использовали эти 100 миллионов лет, чтобы эволюционировать из той непонятной мелкой твари в венец творения, покорителя космоса и носителя духовности. Но значит ли это, что предок огурца растратил время впустую? Ничего подобного: для него то древнее удвоение генома тоже стало началом новой жизни и большой истории. Вы только сравните арбуз и патиссон: ничего ведь похожего нету, ни по вкусу, ни по цвету, ни по размеру. Ни один из них, правда, в отличие от нас, не превратился в разумное существо, но, может, и слава Богу.

Почему же ученые только сейчас заметили такое важное событие из жизни двудольных растений? Дело в том, что гены, освобожденные от своих прежних функций, стали меняться очень быстро. Часть их была вовсе выброшена, многие переставлены местами, и все они изменили свою последовательность почти до полной неузнаваемости. Чтобы обнаружить улики тайного события, понадобилось кропотливое сравнение геномов. По горизонтали откладываем полный текст генома винограда из полумиллиарда букв, по вертикали — такой же текст из огурца, и потом ищем крохотные диагональки потенциальных совпадений, рассеянные по этому огромному полотнищу. Но китайский труд был вознагражден: люди узнали о еще одном событии, случившемся очень-очень давно и определившем облик нынешней биосферы.

Исследователи даже смогли выдвинуть правдоподобную гипотезу, как такое произошло. Они заметили, что две половинки нового большого генома, образовавшегося после удвоения, были явно неравноправны. Одна делала всю работу, другая сразу заняла подчиненное положение и стала быстро меняться. Это значит, что половинки с самого начала не были одинаковыми. Видимо, дупликация произошла после межвидового скрещивания (это по-научному называется аллополиплоидией). Порочная мезозойская праарбузиха, вместо того чтобы любить своих родичей праарбузов, вздумала взойти на ложе овоща из соседнего племени. Возможно, ее поступок заслужил порицание современниц, но открыл блестящие перспективы. Не родись у той странной парочки детишки-тетраплоиды — не видать бы нам сегодня гигантских хеллоуинских тыкв, сочных дынь и хрустящих соленых огурчиков, как своих ушей.

Вот какое богатое прошлое оказалось у простых огородных овощей. Перескажите эту историю своим детям, пусть малыши порадуются. Историю арбузьего адюльтера, в зависимости от возраста карапуза, можно адаптировать или вовсе опустить, это не самое важное. Важно то, что про эволюцию растений, животных и всего прочего на земле известно уже столько, что, если вы считаете ее «просто гипотезой», вы здорово отстали от прогресса. Эволюционируйте скорее, некогда вас дожидаться.