Спільна група дослідників з Кіля, Лондона, Ольденбурга та Девіса, штат Каліфорнія, успішно використала новаторський генетичний годинник для визначення віку величезного клону морської рослини. Вони вперше датували клон морської трави з Балтійського моря до періоду міграції, приблизно 1400 років тому. Цей інноваційний годинник має потенціал для використання в широкому діапазоні видів, включаючи корали, водорості та наземні рослини, такі як очерет і малина. Їх висновки були опубліковані в журналі Nature Ecology and Evolution.

«Вегетативне розмноження як альтернативний спосіб розмноження широко поширене в царствах тварин, грибів і рослин», — пояснює керівник дослідження д-р Торстен Ройш, професор морської екології в Кільському центрі досліджень імені Гельмгольца GEOMAR. Ці так звані «клонові види» дають генетично схоже потомство шляхом розгалуження або брунькування і часто досягають розміру футбольного поля або більше. Однак ці нащадки не є генетично ідентичними.

Попередня робота групи під керівництвом дослідників GEOMAR вже показала, що соматичні мутації накопичуються у вегетативному потомстві, процес, схожий на рак. Тепер команда під керівництвом професора Ройша, доктора Бенджаміна Вернера (Лондонський університет королеви Марії, QMUL) і професора Іліани Баумс (Інститут функціонального морського біорізноманіття імені Гельмгольца при Ольденбурзькому університеті, HIFMB) використала цей процес накопичення мутацій, щоб розробити новий молекулярний годинник, який може з високою точністю визначити вік будь-якого клону.

Застосування генетичного годинника

Дослідники з Кільського університету на чолі з професором Реушем застосували цей новий годинник до всесвітнього набору даних про широко поширену морську траву Zostera marina (зостера марина), що варіюється від Тихого океану до Атлантики та Середземного моря. Зокрема, у Північній Європі команда знайшла клони віком у кілька сотень років, що можна порівняти з віком великих дубів.

Найстарішому ідентифікованому клону було 1402 роки і він походив з Балтійського моря. Цей клон досяг такого похилого віку, незважаючи на суворе та мінливе середовище. Це робить клон водограю старшим за гренландську акулу чи океанського квахога, які живуть лише кілька сотень років.

Ці нові оцінки віку та довголіття клональних видів заповнюють важливу прогалину в знаннях. Зокрема, у морських середовищах існування багато основних видів, що формують середовище існування, таких як корали та морські трави, можуть розмножуватися вегетативно, а їхні клони можуть стати дуже великими. Безперервне виробництво маленьких, генетично ідентичних, але фізично відокремлених пагонів або фрагментів від батьківського клону означає, що вік і розмір у цих видів не пов’язані. Нове дослідження надає інструмент для визначення дати цих клонів з високою точністю. «Такі дані, своєю чергою, є необхідною умовою для вирішення однієї з давніх загадок у природоохоронній генетиці, а саме, чому такі великі клони можуть зберігатися, незважаючи на змінне та динамічне середовище», — каже Торстен Реуш.

Як тільки високоякісний геном водоростю був доступний, можна було розпочати роботу. Іншим ключовим фактором у дослідженні було те, що колеги з Каліфорнійського університету в Девісі (UC Davis) протягом 17 років зберігали клон морської трави у своїх культуральних резервуарах, який служив точкою калібрування. «Ця стаття показує, як міждисциплінарна взаємодія між еволюційними біологами раку та морськими екологами може призвести до нових ідей», — каже доктор Бенджамін Вернер, викладач математики та еволюції раку в QMUL, який зосереджується на соматичній еволюції пухлин, які також розвиваються клонально. Професор, доктор Іліана Баумс, молекулярний еколог з HIFMB, додає: «Тепер ми можемо застосувати ці інструменти до коралів, що знаходяться під загрозою зникнення, щоб розробити більш ефективні заходи збереження, які нам терміново потрібні, оскільки безпрецедентні хвилі спеки загрожують кораловим рифам».

«Ми очікуємо, що інші види морської трави та їхні клони з роду Posidonia, які простягаються на понад десять кілометрів, покажуть ще більший вік і, таким чином, стануть найстарішими організмами на Землі», — говорить Торстен Реуш. Це будуть наступні об’єкти дослідження.