Скрываясь во влажной тени под мшистыми деревьями, на горных вершинах Тайваня и материковой Японии или в глубинах субтропических лесов Окинавы, произрастает необычный организм. На первый взгляд, он напоминает гриб, однако на самом деле это цветковое растение, известное как *Balanophora*. Оно обладает одними из самых миниатюрных цветов и семян в растительном мире.
В отличие от большинства растений, *Balanophora* не содержит хлорофилла и не способна к фотосинтезу. У неё также отсутствует традиционная корневая система для поглощения воды из почвы. Вместо этого растение полностью полагается на паразитический образ жизни, прикрепляясь к корням определённых деревьев и «похищая» необходимые питательные вещества. Некоторые виды, а также отдельные популяции, демонстрируют ещё более необычную черту –– способность производить семена без оплодотворения, что является крайне редкой стратегией размножения среди растений.
Род *Balanophora* получил своё название из-за внешнего сходства с жёлудем (от греческого «баланос» –– жёлудь, «форос» –– несущий) и на протяжении многих поколений ставил в тупик учёных. Из-за редкости растения и его привязанности к специфическим средам обитания, которым всё больше угрожает человеческая деятельность, большинство исследований сводилось к изучению изолированных популяций.
Ситуация меняется благодаря совместной работе команды из Окинавского института науки и технологий (OIST), Университета Кобе и Тайбэйского университета. Учёные провели масштабное исследование *Balanophora* в её разрозненных и труднодоступных местах обитания. Результаты их работы, опубликованные в журнале *New Phytologist*, прослеживают эволюционную историю растения, раскрывают адаптацию его внутренних структур к паразитическому образу жизни и открывают новые перспективы для будущих исследований этой необычной линии растений.
Доктор Петра Светликова, ведущий автор исследования и научный сотрудник OIST, отмечает, что «*Balanophora* утратила многие черты, определяющие её как растение, но сохранила достаточно, чтобы успешно функционировать как паразит. Это поразительный пример того, как нечто столь необычное может эволюционировать от предка, который выглядел как обычное растение с листьями и нормальной корневой системой».
Паразитические растения часто претерпевают значительные внутренние изменения по мере усиления зависимости от своих хозяев. Распространённая тенденция –– это редукция или полная утрата пластид, категории органелл, к которым относятся хлоропласты, обеспечивающие фотосинтез у большинства растений.
Удивительно, но, хотя *Balanophora* полностью зависит от питательных веществ деревьев-хозяев, учёные обнаружили, что она не полностью избавилась от своих пластид. Вместо этого эти структуры были сведены к минимальной форме. В то время как непаразитические растения могут использовать до 200 генов для построения и поддержания пластид, у *Balanophora* их осталось всего около 20. Несмотря на такую экстремальную редукцию, более 700 белков по-прежнему транспортируются в эти пластиды из окружающей клетки, что указывает на их сохранение важных функций.
Профессор Филип Хусник, руководитель подразделения эволюции, клеточной биологии и симбиоза в OIST, выразил удивление этим открытием. Он заявил: «Тот факт, что пластиды *Balanophora* по-прежнему участвуют в биосинтезе многих соединений, не связанных с фотосинтезом, стал неожиданностью. Это подразумевает, что порядок и сроки редукции пластид у нефотосинтезирующих растений схожи с другими эукариотами, такими как малярийный паразит *Plasmodium*, который также произошёл от фотосинтезирующего предка».
Изучив образцы из множества различных популяций, команда реконструировала эволюционное древо *Balanophora* и отследила её распространение по субтропическим регионам Восточной Азии. Это растение принадлежит к семейству Balanophoraceae –– одной из старейших известных групп полностью паразитических растений.
Диверсификация этого семейства началась в середине мелового периода, примерно 100 миллионов лет назад, что делает его одной из самых ранних линий наземных растений, полностью отказавшихся от фотосинтеза.
Репродуктивные стратегии *Balanophora* столь же необычны, как её внешний вид и образ жизни. Методы размножения сильно варьируются как между видами, так и между популяциями. Некоторые требуют оплодотворения для образования семян, в то время как другие могут размножаться и без него –– этот процесс известен как факультативная агамоспермия. В наиболее крайних случаях некоторые виды являются облигатными агамоспермами, что означает, что они вообще никогда не размножаются половым путём.
«Облигатная агамоспермия чрезвычайно редка в царстве растений, поскольку обычно сопряжена с множеством негативных последствий –– отсутствием генетического разнообразия, накоплением нежелательных мутаций, зависимостью от специфических условий, более высоким риском вымирания и так далее», –– объясняет доктор Светликова. Она добавляет: «Удивительно, но мы обнаружили, что все облигатно агамоспермные виды *Balanophora* были островными. Мы предполагаем, что многие другие виды *Balanophora* также могут быть факультативными или даже облигатными агамоспермными».
Одно из преимуществ такого репродуктивного подхода заключается в том, что одно женское растение может основать новую популяцию, добравшись до острова. Эта способность позволяет *Balanophora* быстро распространяться в узкой экологической нише, которую она предпочитает –– тёмных, влажных зарослях лесной подстилки, где мало какие другие растения могут выжить.
Несмотря на способность к самоклонированию, *Balanophora* крайне избирательна в отношении своих хозяев. Каждая популяция обычно паразитирует лишь на небольшом числе видов деревьев. Такая специализация делает растение особенно уязвимым к изменениям окружающей среды.
Доктор Светликова подчёркивает важность сотрудничества и сохранения природы. «Мы очень благодарны нашим коллегам, доктору Хуэй-Дзюнь Су и доктору Кенджи Суэцугу, экспертам по паразитическим растениям, за их помощь в отборе образцов исследуемых видов *Balanophora*, а также местным властям Окинавы, позволившим нам изучать эти необыкновенные растения», –– отмечает она. «Большинство известных мест обитания *Balanophora* на Окинаве находятся под защитой, но популяции сталкиваются с угрозой исчезновения из-за вырубки лесов и несанкционированного сбора. Мы надеемся узнать как можно больше об этом фантастическом, древнем растении, пока не стало слишком поздно. Оно служит напоминанием о том, как эволюция продолжает нас удивлять».
