Genetický výskum rieši záhadu evolúcie krytosemenných rastlín

|

Evolúcia a diverzifikácia viac ako 300 000 druhov žijúcich druhov krytosemenných rastlín mohla podľa nového výskumu začať oveľa skôr ako sa predpokladalo.

Podľa biológov z Penn State University a piatich ďalších univerzít došlo k dvom najväčším zlomom v genóme rastlín pred stovkami miliónov rokov, o takmer 200 miliónov rokov skôr ako udalosti, ktoré popísali iné skupiny vedcov. Výskum tiež naznačuje, že vtedy vzniklo nových génov, ktoré spôsobili evolučnú explóziu vedúcu k veľkej diverzite súčasných rastlín. Výskum by mal zmeniť pohľad biológov na celý rodostrom rastlín, zvlášť na rodostrom krytosemenných rastlín.

„Začali sme intenzívnou detekciou genómu kombináciou deviatich v minulosti popísaných genómov rastlín a miliónov nových sekvencií génov z projektu Ancestral Angiosperm Genome Project,“ povedal vedúci projektu prof. Claude dePamphilis. „Vedeli sme, že v určitom momente došlo v histórii k jednej alebo viacerým genetickým zmenám a tiež sme vedeli, že tieto zmeny môžu vysvetliť úspech toľkých druhov krytosemenných rastlín. A tiež sme predpokladali, že tieto zmeny riadil bežný mechanizmus a nie mnoho nezávislých udalostí.“

DePamphilis povedal, že po preskúmaní množstva molekulárnych dôkazov jeho tím objavil a vypočítal dátum dvoch prípadov špeciálne mutácie DNA, nazvané aj polyploidné udalosti, ktoré boli revolúciou v línii krytosemenných rastlín.

„Polyploidná udalosť znamená získanie dvojnásobného množstva genetického materiálu,“ povedal Yuannian Jiao, ktorý je zapojený do výskumu. „U stavovcov je tento stav smrteľný, hoci tiež poznáme prípady, kedy k nemu dochádza. Rastliny tento stav naopak často prežijú a dokážu z neho vyťažiť pre vylepšenie svojho genómu.“ Jiao povedal, že za niekoľko generácií sa väčšina génov z duplicitnej informácie stratí. Niektoré sa však prispôsobia novým funkciám a v niektorých prípadoch rozdelia zodpovednosť za jednotlivé funkcie a tým spresňujú všetky úlohy genómu.

Jiao tiež povedal, že hoci minulé polyploidné udalosti dobre dokumentujú projekty sekvencujúce rastlinný genóm, biológovia prvú takúto udalosť u krytosemenných rastlín datovali do obdobia pred 125 až 150 miliónmi rokov. „Boli náznaky, že k niečomu takému doššlo aj skôr, chýbali ale dôkazy,“ povedal Jiao. „My sme teraz identifikovali najmenej dve takéto situácie spred 320 miliónov rokov a 192 až 210 miliónov rokov. To je o viac ako 200 miliónov rokov skôr než sa predpokladalo.“

Bez niektorých mutácií, ktoré priniesli polyploidné udalosti, by podľa vedcov dnešné kvitnúce rastliny nemohli existovať.

„Hoci Charles Darwin považoval diverzitu kvetov za záhadu, ktorá nebola podporená jeho teóriou, vedci ju usilovnou prácou postupne vysvetľujú,“ povedal dePamphilis. „kedysi sme si mysleli, že u väčšiny rastlín sú stopy dávnych polyploidných udalostí. Čím ďalej dokážeme posunúť dátum, kedy sa tieto udalosti stali, tým sme si istejší, že nie väčšina, ale všetky krytosemenné rastliny sú výsledkom rozsiahlych duplikácií genómu. Je možné, že identifikované polyploidné udalosti by sa dali označiť za ‚veľký tresk‘ kvetov.“

originál článku