Транскриптомный анализ прояснил систематику и происхождение водорослей-сцеплянок

Ученые из Германии и Канады разработали новую таксономическую систему для класса зигнемофициевых водорослей, или сцеплянок, на основе транскриптомного анализа, которая теперь включает пять порядков вместо двух принятых. Исследователи также описали последнего общего предка внутри класса как одноклеточный организм и нашли пять независимых событий, доказывающих образование нитчатых форм внутри группы.

Credit:
123rf.com

Сцеплянки, или зигнемофициевые водоросли (Zygnematophyceae), — ближайшие родственники наземных растений. Несмотря на видовое богатство, повсеместное распространение и важную эволюционную роль, таксономическая система класса сцеплянок оставалась не до конца описанной. Международная группа ученых предложила новую таксономическую систему класса на основе РНК-транскриптома, а также описала эволюцию нитчатости внутри группы.

Изначально целью работы было таксономическое описание штамма MZCH580 — эндемической водоросли австрийских торфяных болот, впервые описанной более 120 лет назад, которую, однако, до сих пор не изучали молекулярными методами. Ученые провели подробное морфологическое описание штамма, на основе которого присвоили ему наименование Mougeotiopsis calospora. Далее ученые провели таксономический анализ на основе гена rbcL, кодирующего фрагмент рибулозобисфосфаткарбоксилазы — одного из основных метаболических ферментов — однако такой анализ не позволил сделать уверенных выводов о таксономическом положении штамма.

Тогда ученые прибегли к анализу полного РНК-транскриптома, в который вошли представители 84 таксонов, и выделили штамм MZCH580 в отдельную линию, вместе с Mesotaenium endlicherianum и представителями рода Serritaenia.

Результаты транскриптомного анализа позволили авторам пересмотреть систематику Zygnematophyceae и включить в класс пять порядков, вместо двух принятых. Предложенная система также раскрывает новые данные об эволюции морфологии этих водорослей. У большинства представителей Zygnematophyceae одноклеточное или простое многоклеточное строение, однако некоторые из них формируют сложные нитевые структуры. Такие относительно сложно организованные водоросли ранее выделялись в отдельное семейство Zygnemataceae. Новая таксономическая система демонстрирует присутствие сложных нитей в пяти независимых эволюционных линиях. Существование множества независимых линий нитчатости вкупе с их положением внутри одноклеточных групп, позволяет предположить, что каждая линия возникала независимо, как усложнение одноклеточного строения общего предка группы.

Ранее считалось, что одноклеточные представители класса образовались в результате упрощения строения многоклеточного общего предка. Однако новые данные подразумевают то, что общий предок группы уже прошел процесс упрощения строения. Предположение многоклеточного общего предка класса потребовало бы семь независимых событий потери многоклеточности.

В целом исследование предоставляет множество новых данных о систематике и происхождении одного из наиболее важных в эволюционном плане класса водорослей.

Источник

Sebastian Hess, et al. A phylogenomically informed five-order system for the closest relatives of land plants // Current Biology 32, 1–10, published October 24, 2022. DOI: 10.1016/j.cub.2022.08.022

Добавить в избранное