Биологи обнаружили, что папоротники миллионы лет крали ДНК у других организмов – Газета.Ru
Биологи обнаружили, что папоротники миллионы лет крали ДНК у других организмов – Газета.Ru | Новости
close
100%
Ученые провели секвенирование генома папоротников. Статья об этом опубликована в Nature Plants.
Объем генома папоротника очень велик, что затрудняет его изучение и секвенирование («расшифровку»). После многих лет работы международной команде ученых под руководством Дэниела Маршана из Стэнфордского университета удалось провести секвенирование трех видов папоротников из группы Ceratopteris richardii, самой многочисленной среди папоротников.
Всего геном папоротника содержит 7,46 миллиардов оснований в 39 хромосомах, что более чем в два раза превосходит геном человека. Ранее считалось, что геном такой большой из-за повторяющихся циклов дупликации всего генома, при которых потомство организма случайно наследует дополнительные копии всего генома организма.
Вместо идентичных участков ДНК, которые можно было бы ожидать, если бы имело место дублирование, хромосомы папоротника содержат беспорядочную мешанину из повторяющихся фрагментов и обрывков, генетический мусор, который накопился в растении. Восемьдесят пять процентов генома C. richardii состоит из этих транспозонов, последовательностей ДНК, которые могут перемещаться по геному. Папоротники не эффективны в избавлении от лишней ДНК, и просто хранят ее.
Кроме того, выяснилось, что растения не только постепенно накапливали ДНК, но и заимствовали его у других организмов. В геноме папоротника есть защита от определенного токсина, который пробивает дыры в клеточной мембране. Эта защита обычно встречается у бактерий, что позволяет предположить, что папоротник получил ее от бактерий в ходе горизонтального переноса генов.
Ученые приводят аналогию заимствования генов бактерий с игрой в лотерею, когда неясно, положительной будет мутация или отрицательной. В ходе дальнейших экспериментов авторы надеются лучше изучить механизм горизонтального переноса у растений.
Подписывайтесь на «Газету.Ru» в Новостях, Дзен и Telegram.
Чтобы сообщить об ошибке, выделите текст и нажмите Ctrl+Enter
Новости
Дзен
Telegram
Дмитрий Самойлов
Зачем отдыхать в России
О путешествиях в 2023 году
Арам Тер-Газарян
Откуда в России 500 тысяч нутрициологов
Об отношении к научному и ненаучному знанию в нашей стране
Алена Ахмадуллина
Зачем нужны модные показы
Почему новые коллекции невозможно полностью показать онлайн
Анастасия Миронова
Зачем с туристов в Петербурге брать налог?
Культурная столица вводит курортный сбор, но как его собирать
Георгий Бовт
Почему взорвался батискаф «Титан»
О фанаберии миллиардеров
Каково внешнее строение папоротника? Сравните строение папоротников и мхов.
Папоротниковидные (Pterophyta) – отдел высших растений, известный с девона и занимающий промежуточное положение между псилофитами и голосеменными. В отличие от моховидных папоротники имеют проводящую ткань, доставляющую воду и питательные вещества ко всем органам. У папоротников есть хорошо развитые листья и стебель, у многих – корневище (с придаточными корнями) , однако нет ни цветков, ни семян.Как и у всех высших растений, для папоротниковидных характерно чередование двух поколений с явным преобладанием бесполого (спорофита) . Спорофит папоротника – травянистое или древовидное растение с крупными перистыми листьями, спирально свёрнутыми в почках. Характерно чрезвычайное разнообразие форм; они бывают подземными и надземными, прямостоячими и вьющимися, простыми и ветвистыми.
Длина стеблей современных папоротников варьирует от нескольких сантиметров до 25 м. Основную опорную функцию стеблей выполняют клетки коры. У папортников отсутствует камбий, в связи с чем у них не образуются годичные кольца, а рост и прочность ограничены. Проводящая ткань не так совершенна, как у семенных растений: так, ксилема у большинства из них образована не сосудами, а трахеидами, флоэма – ситовидными клетками, а не ситовидными трубками.
Листья (вайи) – обычно наиболее заметная часть папоротника. Считается, что они произошли от вильчатых ветвлений псилофитов в результате их уплощения, ограничения в росте и последующей дифференциации нижней и верхней листовых поверхностей. Листья некоторых гименофилловых имеют размеры всего 3–4 мм, в то время как у циатейных их длина составляет 5–6 м (вьющиеся листья лигодиума достигают 30 м) .
На нижней стороне листа созревают спорофиллы, иногда собранные в группы – сорусы. У некоторых папоротников листья или их отдельные фрагменты дифференцированы на зелёные и спороносные.
Споры попадают на землю и прорастают в обоеполые гаметофиты (заростки) . Это нежные недолговечные пластинки сердцевидной формы диаметром около 1 см с рассеянными на поверхности половыми органами – антеридиями и архегониями, в которых созревают гаметы. Заросток укореняется одноклеточными ризоидами и способен к фотосинтезу. Гаметы возникают путём митоза из материнских клеток. Архегонии выделяют химические вещества (например, яблочную кислоту) , «привлекающие» сперматозоиды (хемотаксис) . Оплодотворение обычно перекрёстное. Многожгутиковые сперматозоиды из антеридия с капельножидкой водой попадают в архегонии; один из них оплодотворяет яйцеклетку, в результате чего образуется зигота. Зигота интенсивно делится, прорастая прямо в архегонии в новый спорофит; заросток же увядает и отмирает.
У некоторых папоротников (их называют разноспоровыми) образуются споры двух типов. Из мелких мужских спор развиваются мужские микрозаростки, которые разносятся ветром. В них развиваются спермии, которые после созревания и разрыва оболочки выходят во внешнюю среду.
Из более крупных женских спор (мегаспор) , развивается женский заросток с архегонием, содержащим яйцеклетку. Спермий попадает к яйцеклетке также с водой.
Спорофиты могут размножаться также вегетативным путём. На листьях, лежащих на земле, могут образовываться новые растения, укореняющиеся затем в почве.
Сходство – довольно простое строение, развитый гаметофит, размножаются спорами, для размножения нужна вода, следовательно живут в отнисительно влажных местах,
Различия – у мхов в жизненном цикле доминирует гаметофит, а у папоротников – спорофит, соответственно у мхов зеленое растение – гаметофит, а у папоротников – спорофит.
Папоротники более эволюционно продвинутые, у них есть корни, а у мхов нет.
29.4D: Папоротники и другие бессемянные сосудистые растения
- Последнее обновление
- Сохранить как PDF
- Идентификатор страницы
- 75332
- Boundless (теперь LumenLearning)
- Boundless
Папоротники, плауны, хвощи и висловидные папоротники — бессемянные сосудистые растения, которые размножаются спорами и встречаются во влажной среде.
Цели обучения
- Определить типы бессемянных сосудистых растений
Ключевые моменты
- Плауны, которые являются самой ранней формой бессемянных сосудистых растений, представляют собой ликофиты, содержащие стебель и микрофиллы.
- Хвощи часто встречаются на болотах и характеризуются сочлененными полыми стеблями с мутовчатыми листьями.
- Фотосинтез происходит в стеблях остролистных папоротников, у которых отсутствуют корни и листья.
- Большинство папоротников имеют ветвящиеся корни и образуют большие сложные листья или вайи, которые осуществляют фотосинтез и несут репродуктивные органы растения.
Ключевые термины
- сорус : группа спорангиев, связанных с листом папоротника
- ликофит : подразделение трахеофитов царства Plantae; самый старый из сохранившихся (живых) отделов сосудистых растений, возраст которого составляет около 410 миллионов лет
- спорангии : оболочки, в которых образуются споры
Папоротники и другие бессемянные сосудистые растения
Вода требуется для удобрения бессемянных сосудистых растений; больше всего предпочитают влажную среду.
Современные бессемянные трахеофиты включают ликофиты и монилофиты.
Тип Lycopodiophyta: Плауновые мхи
Плауновые мхи, или тип Lycopodiophyta, представляют собой самую раннюю группу бессемянных сосудистых растений. Они доминировали в ландшафте каменноугольного периода, вырастая в высокие деревья и образуя большие болотные леса. Современные плауны представляют собой крошечные вечнозеленые растения, состоящие из стебля (который может быть разветвленным) и микрофиллов (листьев с одной неразветвленной жилкой). Тип Lycopodiophyta состоит из около 1200 видов, включая иглолистные (Isoetales), плауны (Lycopodiales) и колючие мхи (Selaginellales), ни один из которых не является настоящим мхом или мохообразным.
Ликофиты следуют схеме чередования поколений, наблюдаемой у мохообразных, за исключением того, что спорофит является основной стадией жизненного цикла. Гаметофиты не зависят от спорофита в отношении питательных веществ. Некоторые гаметофиты развиваются под землей и образуют микоризные ассоциации с грибами.
У плаунов спорофит дает начало спорофиллам, расположенным в виде стробилов, конусообразных структур, которые и дали название этому классу. Ликофиты могут быть гомоспоровыми и гетероспоровыми.
Тип Monilophyta: класс Equisetopsida (хвощи)
Хвощи, папоротники и папоротники относятся к типу Monilophyta, а хвощи относятся к классу Equisetopsida. Единственный существующий род Equisetum является оставшимся в живых из большой группы растений, которые производили большие деревья, кустарники и лианы в болотистых лесах в каменноугольном периоде. Растения обычно встречаются во влажной среде и на болотах.
Стебель хвоща характеризуется наличием суставов или узлов, отсюда и старое название Arthrophyta (arthro- = «сустав»; -phyta = «растение»). Листья и ветки выходят мутовками из равномерно расположенных суставов.
Игольчатые листья не вносят большого вклада в фотосинтез, большая часть которого происходит в зеленом стебле.
Силикагель накапливается в эпидермальных клетках, способствуя жесткости растений хвоща. Подземные стебли, известные как корневища, прикрепляют растения к земле. Современные хвощи гомоспоровые и образуют обоеполые гаметофиты.
Тип Monilophyta: класс Psilotopsida (Висловидные папоротники)
В то время как большинство папоротников образуют большие листья и ветвящиеся корни, вислолистные папоротники класса Psilotopsida не имеют ни корней, ни листьев, которые, вероятно, были утрачены в результате редукции. В их зеленых стеблях происходит фотосинтез; на кончике стебля ветки образуются небольшие желтые наросты, содержащие спорангии.
Ветвистые папоротники считались ранними птерофитами. Однако недавний сравнительный анализ ДНК показывает, что эта группа, возможно, потеряла как листья, так и корни в процессе эволюции и более тесно связана с папоротниками.
Phylum Monilophyta: класс Polypodiopsida (папоротники)
Благодаря своим большим ветвям папоротники являются наиболее легко узнаваемыми бессемянными сосудистыми растениями. Более 20 000 видов папоротников обитают в различных средах от тропиков до лесов умеренного пояса. Хотя некоторые виды выживают в засушливой среде, большинство папоротников растет только во влажных затененных местах. Папоротники появились в летописи окаменелостей в девонский период и расширились в течение каменноугольного периода.
Доминирующей стадией жизненного цикла папоротника является спорофит, который обычно состоит из больших сложных листьев, называемых вайями. Вайи выполняют двойную роль; это фотосинтетические органы, которые также несут репродуктивную структуру. Стебель может быть погребен под землей в виде корневища, из которого вырастают придаточные корни, поглощающие воду и питательные вещества из почвы, или они могут расти над землей в виде ствола древовидного папоротника.
- Наверх
- Была ли эта статья полезной?
- Тип изделия
- Раздел или Страница
- Автор
- Безграничный
- Показать оглавление
- нет
- Включено
- да
- Теги
- источник[1]-био-13668
Папоротники, союзники папоротников и хвощи
Наряду с, возможно, более эффектными разнотравьем (полевыми цветами), весна также является подходящим временем для наблюдения за папоротниками и их союзниками, которые, наконец, выходят из особенно долгого зимнего покоя в этом году.
Старая классификация Pteridophyta (папоротники и родственные им папоротники, включающая плауновидные, хвощовые, псилотовые и настоящие папоротники) содержит сосудистые криптограммы: растения с настоящими сосудистыми (проводящими) тканями и структурами, но без семян или цветков, они образуют споры. Однако не все эти группы тесно связаны между собой. Недавние молекулярные исследования показали, например, что плауновидные намного старше других. Кроме того, когда-то считалось, что папоротники представляют собой первые наземные растения из-за их обилия в ранней летописи окаменелостей, но новые доказательства опровергли это мнение. Сегодня мало кто сомневается, что первыми наземными растениями были мохообразные (печеночники, мхи или роголистники).
Папоротники и родственные им папоротники (более точно называемые монилофитами) — древняя группа растений, восходящая к среднему девонскому периоду, 380 миллионов лет назад (млн лет назад).
Папоротники интересны тем, что они проводят большую часть своего жизненного цикла в поколении спорофита (того, что производит споры). Поколение гаметофита (то, которое производит гаметы — мужские и женские) очень редуцированное и короткое. Более наследственная черта папоротников заключается в том, что гаметофит на самом деле находится под землей (спрятан под землей). Сравните это с цветковыми растениями, которые, говоря эволюционным языком, пошли по противоположному пути и проводят большую часть своей жизни, производя гаметы, в то время как поколение спорофитов значительно сокращается.
В Миннесоте местообитания папоротников чаще всего встречаются во влажных лесах (например, Onoclea sensibilis, Adiantum pedatum), береговых линиях и берегах рек (например, Equisetum), болотах (например, Thelypteris palustris), обнажениях известняка вдоль основных водных путей (например, Crystopteris bulbifera). ) и затененный песчаник (например, Dryopteris spp., Woodsia obtuse). Папоротники и их союзники также можно найти в более засушливых районах, таких как редколесья (например, Pteridium aquilinum, Botrychium spp.). Они также часто посещают болота и могут быть найдены даже в стоячей воде (Azolla spp.). Также ищите их в полях, на железнодорожных полосах отвода и обочинах дорог.
Одним из наиболее распространенных союзников папоротников является семейство Equisetaceae, хвощи. В мире существует всего от 15 до 25 видов хвоща, но его можно найти практически везде, куда бы вы ни пошли. У этих характерных маленьких растений толстые корневища; прямостоячие, полые, ребристые, сочлененные стебли; мутовчатые ветки и листья; листовые влагалища; и спорангии в концевых шишках или стробилах.