Африканското растение велвичия (лат. Welwítschia) може да живее повече от хиляда години, благодарение на това, че избавя от генетичния боклук и от специалния начин по който си отглежда листата, установи международен екип от учени. Те се надяват, че генетичните тайни на велвичия могат да бъдат полезни в селското стопанство - в условията на променящ се климат е важно да се създадат растения, които да оцеляват в суха и бедна на хранителни вещества среда.

Велвичията е растение, разпространено в африканската камениста пустиня Намибия, по крайбрежието на Атлантическия океан. За живота на велвичията е достатъчна, влагата, която получава от мъглите.
Велвичията расте много бавно и, както се оказа, много дълго време - радиовъглеродното датиране показва, че възрастта на някои екземпляри може да достигне до 2-3 хиляди години. Местните хора обаче обърнаха внимание на изненадващо дългия живот на велвичията още преди появата на съвременните методи за датиране и на езика ''африкаанс'' го наричат tweeblaarkanniedood, което означава „две листа, които не могат да умрат“.

"Това растение може да живее хиляди години и никога не спира да расте", казва специалистът по генетика на растенията Ендрю Лейч от Лондонския университет "Куин Мери".

Изкопаемите находки предполагат, че предците на велвичия са съществували на територията на Гондвана, древен суперконтинент, преди десетки милиони години.

Велвичията е толкова невзрачна и не прилича на всяко друго растение. Тя пуска два дълги листа, които изсъхват и се усукват под влиянието на сухите пустинни ветрове, и придават на велвичията вид на октопод. Но от откриването си велвичията покори биолозите, включително Чарлз Дарвин и австрийския ботаник Фридрих Велвич, в чест на който беше кръстена.

Според спомените на съвременниците, когато Велвич я вижда за първи път през 1859 г., „той е успял само да коленичи върху горещата земя и да гледа растението, страхувайки се, че това е просто една илюзия, която ще се разпадне при допир“.

Причината за дългия живот на велвичията занимава учените в продължение на много години, но сега специалистите от Китайската академия на науките, в сътрудничество с британските си колеги, успяха да се доближат до разрешаване на загадката. Те представиха своите открития в статия в списанието Nature Communications.

Учените декодираха генома на растението на хромозомно ниво и са възстановили неговите еволюционни промени. Оказа се, че преди около 86 млн. години, по време на засушаване в региона, след грешка в деленето на клетките, геномът на велвичията се е удвоил, вероятно поради въздействие на ултравиолетова радиация или други стресови фактори. Ботаникът Тао Ван, един от авторите, отбелязва, че екстремният стрес върху растенията често се свързва със събития като дублиране на генома.

Освен това, добавя Лейч, „удвоените“ гени се освобождават от своите първоначални функции, и придобиват нови.

Според Ван, увеличението на количеството генетичен материал обаче си има цена, която трябва да се плати.
„От съществено значение за живота е да има репликация на ДНК, така че с голям геном поддържането на живота изисква много енергия, особено в такива сурови условия“, отбелязва той.

Но велвичията нямаше този късмет, и значителна част от нейния геном се оказа генетичен боклук - самовъзпроизвеждащи се последователности от ДНК, наречени ретротранспозони.

„Сега този боклук трябва да бъде репликиран и възстановен“, обяснява Лейч.

Изследователите откриха скок в активността на ретротранспозоните преди 1-2 милиона години, най-вероятно поради стрес, причинен от температурни промени. За да се противодейства на това, геномът на велвичията преминава през масивни епигенетични промени, които заглушиха нежеланите последователности на ДНК чрез метилиране. Това се случва, когато метиловите групи, съдържащи един атом въглерод и три атома водород, се свързват с определени молекули на ДНК. Въпреки че метилирането не променя последователността на ДНК, то може да повлияе на експресията на определени гени.

Този процес, в съчетание с промените в околната среда и другите фактори, драстично съкращава размера на генома и съответно разходите за енергия за поддържането на неговата жизненост.

Намериха се и други тайни във велвичията.

За разлика от повечето други растения, първите му издънки отмират, оставяйки след себе си базална меристема - специален вид тъкан, която може активно да захранва растението с нови клетки.

Изследователите отбелязват, че повишената активност на определени гени или на голям брой техни копия може в тази ситуация да позволи на растението да продължи да расте дори и при неподходящи за живот климатични условия. Предвид променящия се климат, учените очакват тези данни да доведат до по-устойчиви и по-малко взискателни култури.

Велвичията може да оцелее в суха и бедна на хранителни вещества среда и ако и други растения придобият тази способност, това значително ще облекчи положението със земеделието в бъдеще.

(Превод за "Труд" - Павел Павлов)