Удивительное растение-паразит отказалось от фотосинтеза, но продолжает процветать

Паразитическое растение рода Balanophora из семейства Balanophoraceae демонстрирует уникальную адаптацию к паразитическому образу жизни, практически полностью утратив способность к фотосинтезу. Генетический анализ семи видов этого рода, включающий образцы из 12 популяций Тайваня и Японии, выявил существенное сокращение пластидного генома, отвечающего за фотосинтез у типичных растений. В отличие от наземных растений, у которых размер пластома варьируется от 120 до 170 тысяч пар оснований, у Balanophora он уменьшился примерно в десять раз, достигнув всего 14–16 тысяч пар оснований. Это делает пластом неспособным эффективно трансформировать солнечную энергию в органические вещества.

Вместо фотосинтеза Balanophora осуществляет питание за счёт корней деревьев, что схоже с стратегией микоризных грибов. Однако в отличие от симбиотических грибов, которые взаимодействуют с растениями-хозяевами в взаимовыгодных отношениях, Balanophora является облигатным паразитом, не оказывающим положительного влияния на своего хозяина.

Ботаник Петра Светликова из Окинавского института науки и технологий отмечает, что Balanophora утратила большинство характерных признаков растений, сохранив лишь те функции, которые необходимы для паразитического существования. Растение продолжает формировать цветы и семена, хотя их морфология настолько сходна с грибами, что это можно рассматривать как пример конвергентной эволюции.

Генетический анализ показал, что оставшиеся фрагменты пластома, несмотря на значительное сокращение, сохраняют минимальную функциональную активность, не участвуя в фотосинтезе. Это указывает на то, что пластиды Balanophora выполняют лишь базовые функции, необходимые для поддержания жизнедеятельности растения в паразитическом состоянии.

Исследователи предположили, что радикальная утрата генов фотосинтеза произошла у общего предка рода Balanophora до дивергенции современных видов. Некоторые островные виды Balanophora развили способность к бесполому размножению, что может представлять собой их единственный способ репродукции в условиях изоляции. Эта стратегия редко встречается среди облигатных паразитических растений и может способствовать их выживанию в экстремальных условиях, где поиск подходящего партнёра или экологической ниши затруднён.

Авторы исследования подчёркивают, что семейство Balanophoraceae является важным объектом для изучения механизмов, которые позволяют наземным растениям терять способность к фотосинтезу и перестраивать свои геномы и метаболические процессы для выживания в экстремальных экологических условиях.