Как растения выжили после падения астероида, убившего динозавров
Когда 66 млн лет назад на Землю упал астероид, убивший динозавров, небо затянуло пеплом на годы, а солнечный свет почти исчез. Многие виды погибли. Но растения выжили — и не просто выжили, а потом захватили всю планету. Секрет оказался спрятан в их генах. И сегодня эта древняя уловка может помочь лесам и полям не погибнуть от рук человека.
Как выглядела Земля до падения астероида и что пошло не так
Около 70 млн лет назад планета выглядела иначе: по земле ходили динозавры величиной с многоэтажный дом, а в небе летали птерозавры с размахом крыльев как у небольшого самолета. Растения цвели и плодоносили повсюду — от болот до горных склонов. Климат был теплым и влажным, без ледников.
Но однажды все перевернулось: 66 млн лет назад в полуостров Юкатан в Мексике врезался астероид шириной не менее 10 км. Ударная волна обогнула планету несколько раз. Поднялась стена огня: раскаленные обломки падали обратно и поджигали леса за тысячи километров. Огромные волны — цунами — смывали побережья. А потом наступила самая страшная часть: пепел и мелкая пыль поднялись в стратосферу и закрыли Солнце на годы, а то и на десятилетия.
Фотосинтез почти остановился. Многие растения начали массово гибнуть. За ними рухнули цепочки питания: травоядные динозавры остались без еды, а хищники — без травоядных. Но некоторым удалось выжить, и среди тех, кто пережил трудные времена, были цветковые растения.
Почему выжили не все растения
Семена могут лежать в земле годами и дождаться солнца. Это правда. Но одной такой способности мало. За годы тьмы погибли бы и спящие семена — от холода, голода или просто от времени. Значит, был еще секрет.
Ученые из Гентского университета (Бельгия) сравнили геномы 470 видов цветковых растений и нашли закономерность. [1] У выживших часто встречаются пары очень похожих генов. Это следы давнего события: в какой-то момент растение брало и удваивало весь свой генетический набор. Вместо одной копии каждой хромосомы становилось две, три или даже шесть.
Такой прием называется полиплоидия. У животных он почти не встречается — лишние хромосомы у зверей обычно приводят к болезням или бесплодию. А вот цветковые растения справляются легко. Примеры у всех на глазах: коммерческие бананы имеют три набора хромосом, а пшеница — до шести.
В мирное время двойной геном — обуза, потому что на его поддержание тратится много энергии и питательных веществ. К тому же больше ДНК — больше случайных ошибок-мутаций. Поэтому в стабильные эпохи эволюция отбраковывает такие растения. Но когда случается катастрофа, лишние копии становятся спасательным кругом.
Как изменились растения после падения астероида
Восемь из девяти самых крупных всплесков полиплоидии в истории совпали с резкими переменами климата. Самые сильные два пришлись как раз на время после падения астероида и на палеоцен-эоценовый тепловой максимум — период, когда температура поднялась на 5–9℃ и держалась так 200 000 лет.
Когда тьма и холод отступили, растения с двойным геномом оказались готовы к новым условиям лучше других. Они быстрее мутировали и заселяли пустые земли. Как только кризис закончился, большинство видов перестали удваивать геном — зачем нести лишний груз в хорошие времена? Но память об этих событиях осталась в виде парных генов, которые ученые находят по сей день.
Таким образом, растения пережили гибель динозавров во многом благодаря умению удваивать весь геном. Этот древний механизм, который включался в моменты катастроф, может помочь и современным растениям. Например, во время глобального потепления.
