«Звёздные войны» одуванчиков
Одуванчик - удивительное существо, которому за 30 миллионов лет
Фотография: Thinkstock
Как вы думаете, что общего у республиканских солдат-клонов из Star Wars и невинных одуванчиков из вашего двора? Не так уж и мало! Во-первых, взрослыми особями они считаются при достижении года, а во-вторых - и те и другие представляют собой армии клонов, медленно сменяющих и вытесняющих друг друга. shkrobius рассказывает о невероятном одуванчике - фактически это суперорганизм, единственный «Джанго Фетт» и бесконечное число идентичных ему копий. Большинство одуванчиков - бесполые триплоидные клоны (3 набора хромосом); существует довольно большое число линий этих клонов, размножающихся неоплодотворенными семенами (апомиксис) через партеногенез; половое размножение сохранилось только у диплоидных одуванчиков (2 набора хромосом), которых мизерное меньшинство. Как правило, клоны медленно накапливают неблагоприятные мутации и вымирают; одуванчик нарушает эту закономерность. Диплоидные одуванчики нередко (2%) дают триплоидное потомство; однако, эти «нормальные» триплоиды стерильны.
Триплоидные одуванчики прилежно производят триплоидную пыльцу, которая не может оплодотворить ди- и три-плоидные формы. В мои студенческие годы (вероятно, с подачи Джона Мэйнарда Смита) многозначительно указывали на это бессмысленное действие, как очередное «доказательство» неразумности эволюции. У намекающих не было объяснений, как же все-таки возникло клоновое многообразие одуванчиков.
Недавно я узнал ответ, и он оказался весьма любопытным.
Существует две возможности происхождения этого разнообразия: либо редко-редко диплоидные одуванчики дают триплоидный мутант, способный производить семена (оказалось, однако, что это невозможно), либо редко-редко триплоидный одуванчик дает гаплоидную или диплоидную пыльцу, оплодотворяющую диплоидный или гаплоидный одуванчик, который становится триплоидным; способность к производству семян передается от клона новому триплоидному мутанту.
Каждый клон - суперорганизм; отдельное растение можно рассматривать как копию наподобие листьев на дереве. Клон существует многие тысячи лет. Сначала его численность растет, потом накапливаются мутации, и клон вымирает. Где-то на пике численности может произойти редкое событие, и апомиксический ген, дающий клону способность давать семена, передается новому клону. «Одуванчик» = волны бесполых клонов медленно сменяющих и вытесняющих друг друга.
Но можно на это же посмотреть иначе. «Одуванчик» = ген апомиксиса, возникшей в глубокой древности; это он дает клону существование (через возможность размножаться семенами без оплодотворения). Однажды возникнув, этот ген дал первому клону способность вытеснить диплоидные одуванчики, хоть и не полностью; теперь их роль заключается лишь в поддержании вечной жизни последовательности клонов, порождая новые суперорганизмы. Наиболее успешные клоны достаточно многочисленны и долгоживущи, чтобы в их жизни произошло редкое событие передачи гена апомиксиса и зарождение нового клона. Однако этого мало: необходимо, чтобы клоны никогда не вытеснили диплоидные одуванчики полностью - и наоборот. Это достигается генетическим механизмом, благодаря которому способность к партеногенезу имеет только триплоидный, а не диплоидный одуванчик, т.к. ген апомиксиса не передается гаплоидной пыльцой диплоидного одуванчика.
Парашютики, носимые ветром, это не только средство колонизации - это еще и средство найти редкие, маргинальные колонии диплоидных одуванчиков (часто разделенные сотнями километров), чтобы вырасти рядом с ними и попробовать их опылить: год за годом, век за веком, тысячелетие за тысячелетием - и так миллионы лет. Вся жизнь одуванчика и его самая сущность была преобразована одним геном.
Что такое одуванчик?
An Apomixis-Gene’s View on Dandelions