Ученые выяснили, что интенсивное сельское хозяйство спровоцировало быструю эволюцию щирицы бугорчатой, что превратило ее в сорняк. Растение стало устойчивым к засухе и гербицидам. Исследование опубликовано в журнале Science.
Щирица бугорчатая (Amaranthus tuberculatus) — это растение, обитающее в Америке. Обычно щирица растет возле озер и ручьев, но в последнее время она стала все чаще появляться на фермах и превратилась в сорняк. Сейчас щирица легче живет в засушливых условиях и растет быстрее, чем урожайные растения. Кроме того, ее тяжело вывести, так как щирица устойчива к действию многих гербицидов.
Исследователи получили 187 образцов щирицы с современных ферм и водно-болотистых угодий. Они сравнили их с более чем сотней исторических образцов, которые хранились в музеях Северной Америки. Старейший образец датирован 1820 годом. Прочитав геномы растений, ученые смогли понять, как щирица эволюционировала за последние два столетия. Как оказалось, генетические варианты, которые сейчас помогают щирице выживать, стали появляться с большой частотой с 1960-х гг., когда сельское хозяйство начало развиваться более интенсивно. Ученые обнаружили сотни мутаций в геноме щирицы: они связаны с устойчивостью к засухе, с быстрым ростом и с невосприимчивостью к гербицидам. Что интересно, пять из семи найденных мутаций, которые связаны с устойчивостью к гербицидам, не встречались в исторических образцах. Это доказывает, что интенсивное сельское хозяйство сильно повлияло на эволюцию щирицы.
Если у щирицы есть хотя бы одна из семи мутаций, связанных с устойчивостью к гербицидам, то в год она дает в 1,2 раза больше потомства по сравнению с растениями из 1960-х гг., у которых таких мутаций нет. Кроме того, ученые нашли подобные мутации и у щирицы, которая растет в естественных условиях, но они встречаются с гораздо меньшей частотой. При этом исследователи отметили, что устойчивость к гербицидам может быть затратной для растений, поэтому «сорняковая» щирица может быть не приспособлена к диким условиям.
Результаты исследования подчеркивают, насколько важно изучать исторические геномы, чтобы понять, как растения и другие организмы адаптировались к новым условиям. Также ученые отметили, что их исследование может направить природоохранные мероприятия, доказывая, что нужно защищать естественные ареалы в местностях, где много внимания уделяется сельскому хозяйству. Эволюционное влияние ферм можно снизить, если сохранять более изолированные природные популяции растений.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
