Чому і навіщо у картоплі 48 хромосом, коли у людини, наприклад, 46
Взагалі, вчені з цим поки не зовсім розібралися. Вже десь до 70-х років накопичилися дані про те, що кількість ДНК в ядрі не дуже-то відображає еволюційний стан виду. Це так званий С-парадокс (С - кількість ДНК в гаплоидном ядрі, тобто одинарний набір хромосом). Він полягає в наступному, якщо спростити:
Кількість хромосом вельми умовно пов'язане з систематичним положенням організму.
«Багато хромосом ≠ еволюційно просунутий вид», всупереч поширеному уявленню.
Ну і ще дещо: ДНК, з якої хромосоми зроблені, це не суцільно структурні гени, що кодують білки. До 80-90% ДНК може складатися з некодирующей частини, раніше вона називалася сміттєвої. Вона являє собою коротенькі «безглузді» послідовності, які розташовані блоками і повторені сотні тисяч і мільйони разів (останнім часом потроху стає зрозуміліше, навіщо вони потрібні, але зараз не про це). Кількість цієї дивної інформації сильно впливає на загальне число пар нуклеотидів.
Крім цього, хромосоми неоднакові по масі. У різних видів в хромосоми «розфасований» різний обсяг ДНК, відповідно, при однаковому числі пар нуклеотидів число хромосом може відрізнятися.
Певною мірою кількість ДНК все ж відповідає складності організмів. Наприклад, у вірусів геном варіює в межах 1,3-20 * 10 ^ 3, у бактерій 9 * 10 ^ 5-10 ^ 6 пар нуклеотидів. В еволюції хребетних теж простежується тенденція нарощування кількості ДНК: у покривників і ланцетників розмір генома становить відповідно 6 і 17% від розміру генома плацентарних ссавців. При цьому у деяких риб і хвостатих земноводних в 25 разів більше ДНК, ніж у будь-якого з видів ссавців. Загалом, все досить заплутано.
Окремо варто сказати про рослини.
Тварина справляється з багатьма проблемами, змінюючи умови середовища. Жарко - ліг в тінь, голодно - перейшов на нове джерело їжі і таке інше. У рослин немає можливості ось так запросто встати і піти, тому більшість завдань вирішується на хімічному рівні. Жарко - сінтезіруешь віск на поверхні листя, щоб вода не випаровувалася. Голодно - домовляєшся з азотфиксирующими бактеріями, щоб поділилися азотом. В такому дусі (це метафора, насправді на подібні адаптації йдуть тисячі тисяч поколінь і заздалегідь невідомо, що вийде). Природно, чим більше різноманітних циклів і синтезів "вміє" здійснювати рослина, тим більше потрібно ферментів для роботи цих метаболічних шляхів. У рослин відносно багато структурних генів, в них записані всі ці необхідні білки. Метаболізм тварин влаштований простіше.
А ще для рослин характерна така цікава річ, як полиплоидия - кратне збільшення числа хромосом. Тобто жив-був геном, а потім одного разу взяв - і стань численна на 2, 3, 10 і так далі. І все нормально, буває що навіть дуже добре - подвоюються (потроюються, подесятеряються) елементи квітки, розмір плодів, загальна біомаса рослини. Процес може запуститися випадково, але підступні селекціонери давно пристосувалися його провокувати для отримання культурних сортів.
Для більшості тварин така ситуація дуже некорисна, у нас будь-які різкі відступи від стандартного набору хромосом ведуть до каліцтва. Суть в тому, що число хромосом у рослин може в рази відрізнятися навіть усередині сімейства. Звичайно, все має свою ціну - чим більше хромосом, тим більша ймовірність що якісь з них при розподілі неправильно розійдуться. І менше ймовірність, що знайдеться інший такий же поліплоїдії в якості партнера для розмноження. Через це поліплоїди часом виявляються безплідні. Еволюційний процес відбраковує такі, а ми їх розмножуємо вегетативно у себе на клумбах. Але іноді буває, що все складається дуже вдало, і утворюється цілий новий вид. Яскравий приклад - сімейство вужачкові (це папороті). В середньому у різних видів Ужовник по 120 пар хромосом, але абсолютний рекордсмен - маленький Ophioglossum reticulatum з диплоїдним набором в 631 пару хромосом на клітину (за іншими даними, 720). Навіщо йому стільки і як він весь цей купу ДНК організовує, не ясно. Але раз він все ще існує як вид, значить, це спрацювало.
Резюмуючи: чи не заздріть картоплі. Не варто дорікати її в тому, що їй дісталося на дві хромосоми більше. Це не добре і не погано, не багато і не мало, що не прогресивно і не убого. У цьому питанні більше не означає краще. Просто так склалися обставини.
Анна Цунская Відповідає на ваші питання в своїй Прямої лінії