Может ли крохотный папоротник победить глобальное потепление?
Известно, что глобальное потепление во многом связано с накоплением углекислого газа в атмосфере в результате таких видов человеческой деятельности, как сжигание ископаемого топлива, вырубка деревьев и ведение сельского хозяйства. За последние два столетия почти 121 млрд. тонн углерода было удалено из двух верхних слоев почвы, и интенсивность высвобождения данного элемента в атмосферу лишь увеличивается.
Международной группе из 40 ученых удалось провести секвенирование генома Azolla filiculoides – крохотного папоротника, живущего на Земле вот уже многие миллионы лет. Данное растение сыграло ключевую роль в охлаждении нашей планеты 50 млн. лет тому назад благодаря своей способности извлекать углекислый газ и азот из атмосферы.
Сегодня Azolla filiculoides, чьи листья не больше комара, все еще встречается в жарких регионах мира. Однако 50 млн. лет назад, когда наша планета была куда жарче, данное растение росло и в Северном Ледовитом океане. Палеонтологическая летопись говорит нам о том, что питаясь богатой на азот и углекислоту воздухом, папоротник создавал толстые ковры на поверхности океанов и даже выходил на сушу. Примерно 1 млн. лет потребовалось растению для вывода из атмосферы нескольких десятков триллионов тонн углекислого газа, и именно это, по мнению ученых, и позволило сделать климат на нашей планете таким, каков он сегодня.
В течение многих лет ученые пытались выяснить, как Azolla filiculoides может противодействовать повышению содержания парниковых газов и соответствующему увеличению температуры. Сегодня, когда удалось секвенировать геном данного вида, можно рассчитывать на некоторые подвижки в этом вопросе.
Помимо борьбы с парниковыми газами, папоротник Azolla filiculoides также может быть интересен своей способностью фиксировать азот для других растений. Дело в том, что растение живет в симбиозе с цианобактериями Nostoc azollae, которые живут в специальных полостях внутри листьев. Эти бактерии и поглощают содержащийся в воздухе азот и конвертируют его в форму, пригодную для поглощения растениями. Таким образом, отпадает необходимость в использовании азотсодержащих удобрений. Фермеры в Азии уже давно знакомы с этой особенностью, и потому выращивают данный вид папоротника на рисовых полях вот уже 1 тыс. лет.
Примечателен папоротник также и своей резистентностью к паразитам.
«В целом, насекомые не любят папоротники, и ученым предстоит выяснить, почему», – считает Фэй-Уэй Ли (Fay-Wei Li), биолог из Института Бойсе-Томпсона при Корнеллском университете (штат Нью-Йорк, США).
Ли и коллегам удалось выявить гены, отвечающие за резистентность насекомым, и даже удалось определить, что данный набор генов переносятся бактериями.
«Это натурально модифицированный ген, и теперь, когда мы его обнаружили, это может иметь огромные последствия для сельского хозяйства», – заявил ученый.
