Studija u časopisu Cell otkriva da su cvetajuće biljke u poslednjih ~150 miliona godina najmanje devet puta doživele talase duplikacije celog genoma (poliploidiju). Analiza 470 genoma pokazala je 132 nezavisna događaja duplikacije koji su se vremenski poklapali sa velikim geološkim i klimatskim krizama. Iako poliploidija nosi biološke troškove, ona može dati prednost u stresnim uslovima i ima značajne implikacije za budućnost biljaka i poljoprivrede.
Biljke kao „nadajuća čudovišta": Devet talasa duplikacije genoma pomoglo im je da prežive katastrofe
Experts believe that many flowering plants may have survived thanks to duplicating their genomes.
Kada je pre oko 66 miliona godina meteor koji je uništio dinosauruse pogodio Zemlju, mnoge cvetajuće biljke su prešle kroz dramatičnu promenu genoma poznatu kao poliploidija — stanje koje su istraživači opisali kao »nadajuća čudovišta«. Nova studija objavljena u časopisu Cell pokazuje da to nije bio usamljen događaj: tokom poslednjih približno 150 miliona godina, angiosperme su najmanje devet puta doživele talase duplikacije čitavog genoma.
Istraživači su analizirali genome 470 cvetajućih biljaka i identifikovali 132 nezavisna događaja duplikacije genoma. Većina tih događaja se vremenski poklapa sa velikim geološkim ili klimatskim promenama — periodima globalnog hlađenja ili zagrevanja, kao i masovnim izumiranjima — što sugeriše da poliploidija može biti odgovor na ekstremne okolinske stresove.
Talasi duplikacija celih genoma koreliraju sa važnim geološkim događajima ili periodima u evoluciji, rekao je Yves Van de Peer, genom biolog sa Univerziteta u Ghentu i koautor studije.
Šta je poliploidija i zašto je važna?
Poliploidija znači da organizam poseduje više od dva seta hromozoma. Takvi pojedinci su često genetski vrlo različiti od svojih roditeljskih linija, zbog čega su ih naučnici nekada nazivali »nadajućim čudovištima« — jer su istovremeno i rizični i potencijalno korisni za opstanak vrste.
Postoje jasni troškovi: veće ćelije, često smanjena plodnost i poremećaji u ćelijskoj biologiji čine poliploide slabijim u stabilnim uslovima, te zbog toga mnoge novonastale poliploidne linije izumru. Ipak, u stresnim ili poremećenim uslovima njihove osobine mogu predstavljati prednost.
Implikacije za poljoprivredu i klimatske promene
Mnoge kulture koje ljudi uzgajaju danas su poliploidne i delom su selektovane upravo zbog povoljnijih osobina — većih plodova ili veće otpornosti na stres. Autori studije i nezavisni eksperti smatraju da bi klimatske promene i druge antropogene promene mogle i da indukuju i da selektuju poliploide u divljim populacijama, ali konačne posledice evolucije nakon takvih talasa bi se očitovale tokom miliona godina.
Poliploidi bolje podnose stres, a stresni uslovi takođe mogu podstaći nastanak poliploidije, rekao je Douglas Soltis iz Florida Museum of Natural History, koji nije bio uključen u studiju.
Istraživači, predvođeni Van de Peerom, u laboratorijskim uslovima veštački stvaraju poliploidne biljke kako bi ispitali kako one reaguju na različite vrste stresa. Cilj je razumeti mehanizme zbog kojih poliploidi ponekad opstaju i dovode do dugoročnih evolutivnih promena.
Ograničenja i naredni koraci
Autori i nezavisni stručnjaci upozoravaju da postoji neizbežna nesigurnost kada se rekonstruišu događaji koji su se dešavali stotinama miliona godina unazad. Nalazi su ipak značajan korak napred jer pokazuju da su talasi duplikacija genoma ponavljajući fenomen i da su često povezani sa najvećim ekološkim krizama u istoriji Zemlje.
Razumevanje poliploidije može pomoći naučnicima i poljoprivrednicima da predvide kako će biljke reagovati na ubrzane klimatske promene i koje sorte bi mogle imati veće šanse za opstanak u promenljivim uslovima.
Pomozite nam da budemo bolji.
