A növények genomjuk megkettőzésével túlélték a dinoszauruszokat megölő aszteroidát
66 millió évvel ezelőtt egy Mount Everest méretű aszteroida csapódott a Földnek, kipusztítva az összes nem madár dinoszauruszt és a bolygó életének csaknem egyharmadát, de sok növény túlélte a pusztítást. Most egy tanulmány feltárja, hogyan.
A kutatás pénteken jelent meg a folyóiratban SejtA Cell Pressből kiderül, hogy a genom véletlenszerű megkettőződése – ez egy természetes jelenség – segíthetett sok virágzó növénynek leküzdeni és alkalmazkodni a történelem legszélsőségesebb környezeti időszakaihoz.
Ezenkívül a belga és dél-afrikai tudósok által készített nemzetközi tanulmány szerzői úgy vélik, hogy ez a stratégia segíthet a növényeknek alkalmazkodni a jelenlegi éghajlatváltozáshoz.
Érdekelheti: az Egyesült Államok feloldja az UFO-kkal és a földönkívüli élettel kapcsolatos kormányzati akták titkosítását
„A teljes genom megkettőződését gyakran evolúciós zsákutcának tekintik stabil környezetben, de extrém helyzetekben váratlan előnyökkel járhat” – magyarázza Yves Van de Peer, a belga Genti Egyetem szerzője.
Növelje a genetikai variációkat
A legtöbb organizmus két kromoszómakészletet hordoz, mindegyik szülőtől egy-egy kromoszómát, de a virágos növényekben sok faj további készleteket hordoz a teljes genom véletlenszerű megkettőződése következtében.
Például a legtöbb termesztett banán három kromoszómakészlettel rendelkezik, míg a búzanövények legfeljebb hat kromoszómával rendelkeznek, ez az állapot poliploidiaként ismert.
Stabil környezetben a genom többletmásolata gyakran hátrányt vagy evolúciós „zsákutcát” jelent, mert több tápanyagot igényel, befolyásolja a termékenységet és növeli a káros mutációk kockázatát, de szélsőséges helyzetekben ennek az ellenkezője igaz, és a teljes genom megkettőzése lehet a túlélés kulcsa.
Ez a mechanizmus lehetővé teszi az organizmusok számára, hogy növeljék a genetikai variációkat, és a génekben új funkciókat fejlesszenek ki, amelyek hasznosak lehetnek a stresszhelyzetek (hő vagy szárazság) elviselésére.
Hogy megértsük, miért marad fenn néhány megkettőzött genom, Van de Peer és csapata 470 virágos növényfaj genomját elemezte.
Olyan génblokkokat kerestek, amelyek közel azonos párokban jelennek meg, és a múltbéli teljes genom-duplikációs események jegyeit, majd összehasonlították az adatokat 44 növényi kövület információival, hogy megbecsüljék, mikor következtek be ezek a duplikációk.
Így összefüggésbe hozták a genomduplikációt a környezeti felfordulásokkal és tömeges kihalásokkal járó történelmi periódusokkal, mint például a 66 millió évvel ezelőtti kisbolygózuhanással, az eocén-oligocén kihalással (33,5 millió évvel ezelőtt), amelyben a globális lehűlés ökoszisztémák összeomlását okozta, vagy a paleocén-eocén termikus maximummal (56 millió évvel ezelőtti globális felmelegedési időszak).
Ezek az időszakok, akár a felmelegedés, akár a hirtelen hideg miatt, jelentős ökológiai összeomlást okoztak, amelyek szűk keresztmetszetekként működtek, és a megkettőzött növényi genomok lehetőséget találtak arra, hogy ellenállóbbak legyenek, és túléljék az olyan szélsőséges körülményeket, mint a hőség, szárazság, sótartalom, fényhiány vagy alacsony hőmérséklet.
Emellett a tömeges kihalás és az ökoszisztéma összeomlása megváltoztatja az élőhelyeket és drámaian csökkenti a versenyt, segítve a növényeket abban, hogy rövid távon leküzdjék a kezdeti hátrányokat, és hosszú távon új evolúciós jellemzőket alakítsanak ki, jegyzik meg a szerzők.
A jelenlegi klímaváltozás kezelése
A tanulmány néhány támpontot is kínál arra vonatkozóan, hogyan reagálhatnak a növények a jelenlegi éghajlatváltozásra.
A szerzők a jelenlegi válságot a paleocén-eocén hőmaximummal (PETM) hasonlítják össze, amelyben a globális hőmérséklet 5-9 °C-kal (9-14 °F) emelkedett körülbelül 100 000 év alatt, ami a jelenlegi felmelegedéshez hasonlítható.
Bár a jelenlegi éghajlati válság sokkal gyorsabb ütemben zajlik, a PETM-ben a növények túlélési rekordja azt sugallja, hogy a poliploidia segíthet a növényeknek megbirkózni az éghajlati viszonyok ezen súlyos változásával.
„Bár a jelenlegi éghajlat sokkal gyorsabban melegszik, a múltból látottak arra utalnak, hogy a poliploidia segíthet a növényeknek megbirkózni ezekkel a stresszes körülményekkel” – összegzi Van de Peer.
Az EFE információival
