Главное правило биологии нарушено: найдены грибы, переписавшие основные "чертежи жизни"

Геномы содержат полную библиотеку информации, необходимую для построения и поддержания живого организма – своего рода чертежи жизни. У эукариота, как известно, геномы хранятся в ядрах, где они организованы в хромосомы, пишет Science Alert.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

Эукариоты – организмы, клетки которых имеют ядро, окруженное мембраной: растения, животные, грибы и многие микробы, по словам ученых, являются эукариотами. Например, геном человека состоит из 23 хромосом, каждая из которых содержит часть полного генетического кода.

До недавно ученые считали, что каждое ядро содержит минимум один полный набор хромосом, что соответствует правилу "одно ядро – один полный геном". Однако новое исследование показывает, что минимум у двух видов грибов геномы могут быть разделены между несколькими ядрами – простыми словами, каждое ядро получает лишь часть общего числа хромосом.

Грибы, нарушающие основное правило биологии

Исследование было проведено командой из Университета Британской Колумбии и сосредоточено на грибе Sclerotinia sclerotiorum – почвенном патогене, вызывающем стеблевую гниль и белую плесень у различных сельскохозяйственных культур, в том числе у рапса, сои и подсолнечника.

Несмотря на такое влияние на культуры, генетика этого гриба все еще изучена недостаточно. В новом исследовании ученые попытались лучше понять биологию гриба – в результате им удалось сделать удивительное открытие об организации 16 хромосом S. sclerotiorum во время деления и размножения.

Большинство эукариотических клеток, как известно, диплоиднны – то есть, ядро содержит две копии каждой хромосомы. У многих грибов, например, пекарских дрожжей, размножение начинается с деления материнской диплоидной клетки с образованием гаплоидных споровых клеток с одним ядром, содержащим по одной копии каждой хромосомы.

Однако споры S. Sclerotiorum, как оказалось, содержат два отдельных ядра. Ранее считалось, что каждое из этих ядер содержит полный набор из 16 хромосом – это означает, что каждая спора содержит в общей сложности 32 хромосомы.

Ученые использовали флуоресцентную микроскопию и смогли подсчитать количество хромосом в одной споре. Результаты удивили ученых – они наблюдали лишь 16 хромосом в каждой споре, что противоречит основному правилу биологии, известному как "одно правило – одно ядро".

Команда также использовала флуоресцентные зонды для маркировки отдельных хромосом и обнаружила, что два ядра споры содержат отдельные хромосомы. Простыми словами, споры гриба содержат один набор из 16 хромосом, распределенных по двум ядрам, а не каждое ядро содержит полный набор хромосом, как считалось ранее.

Как хромосомы разделены между ядрами?

Далее ученые попытались выяснить, как именно распределены 16 хромосом между двумя ядрами – случайным образом или следуют какой-то закономерности.

Чтобы ответить на этот вопрос, ученые разделили ядра и определили присутствующие хромосомы с помощью полимеразной цепной реакции (ПЦР). Они обнаружили, что состав хромосом различался в ядрах, что свидетельствует о нерегулярном характере распределения хромосом между ядрами.

Далее команда решила проверить, встречается ли подобное у других видов грибов. Botrytis cinerea — еще один вид фитопатогенных грибов из того же семейства, что и S. Sclerotiorum. B. cinerea образует конидиальные споры, как правило, с четырьмя-шестью ядрами, а не с двумя, как обычно, наблюдается у аскоспор S. Sclerotiorum. Команда использовала аналогичные методы и обнаружила, что в 18 хромосом в B. cinerea аналогичным образом разделены по ядрам, причем каждое ядро обычно несет от трех до восьми хромосом.

Это указывает на то, что такое "разделение" по ядрам встречается у многих фитопатогенных грибов. Однако, чтобы выяснить, распространено ли это явление более широко среди семейств грибов или даже среди других эукариот, необходимы дальнейшие исследования.

Напомним, ранее мы писали о том, что ученые опровергли основополагающее правило биологии.

Ранее Фокус писал о том, что предложен новый универсальный закон биологии, который объясняет все.