A zárvatermők kialakulásába enged betekintést egy újonnan szekvenált genom

Az Amborella trichopoda a virágos növények kacsacsőrű emlősének tekinthető, hiszen a furcsa, fehér virágú fácska a zárvatermők legkorábban kifejlődött csoportjának egyetlen fennmaradt képviselője.

A zárvatermők kialakulásába enged betekintést egy újonnan szekvenált genom

Az Új-Kaledóniában honos Amborella trichopoda a virágos növények kacsacsőrű emlősének tekinthető, hiszen a furcsa, fehér virágú fácskát a zárvatermők legkorábban kifejlődött csoportjának egyetlen fennmaradt képviselőjeként tartják számon. Ahogy a kacsacsőrű emlős genomja jelentős szerepet játszott az emlősök kialakulásának kutatásában, úgy az Amborella nemrégiben szekvenált és publikált genomja is sokat elárul azzal kapcsolatban, hogy hogyan és miért jelentek meg, majd váltak uralkodóvá a zárvatermők bolygónkon.

A zárvatermők első, a szakértők elmondása szerint kétszikű képviselői 160 millió éve jelentek meg az evolúció színpadán, és gyorsan elterjedtek mindenfelé. Napjainkban több mint 300 ezer fajuk létezéséről tudunk, amelyek többek közt kulcsszerepet játszanak az emberiség és az állatvilág nagy részének élelmezésében. Amikor Charles Darwin először vizsgálta meg a virágos növények fosszilis maradványait, lenyűgözte, hogy milyen rengeteg különböző csoportjuk alakult ki nagyon rövid idő alatt.

Az Amborella genomja remélhetőleg választ ad majd ennek a rejtélyes „fajrobbanásnak” az okára is. A genomot szekvenáló nemzetközi konzorcium tagjai a génállomány feltérképezésén túl két tucat más növény genomjával is összevetették az eredményeket. Az Amborella 800 millió bázispárból álló genomjából többek közt kiderült, hogy a növény ősének genetikai állomány valamikor a távoli múltban duplikálódott, megkétszerezve a génállomány méretét. Ennek nyomai a többi zárvatermőben is megtalálhatók, a nyitvatermőkben azonban nem, tehát feltehetően a zárvatermők közös ősében, körülbelül 240 millió évvel ezelőtt kerülhetett sor az eseményre.

Ez a tény azért rendkívüli jelentőségű, mert a duplikációt követően a növények ezen csoportja egy sor olyan génre tett szert, amelyek új funkciók kialakulásához járulhattak hozzá. A vizsgálatok alapján a zárvatermőkkel legalább 1179 teljesen új gén jelent meg az élővilágban, amelyek kulcsszerepet játszottak a virágos növények kivételes evolúciós sikerességében és diverzitásának alakulásában is. Ezen gének közül kettő tette lehetővé például a zárvatermők egyik nagy vívmányát, a vízszállító sejtek, és az ezekből formálódó csövek kialakulását, amelyek révén sokkal hatékonyabbá vált a növényi szervezeten belül a víz áramoltatása.

A jelek szerint ugyanebben az ősi zárvatermő genomban alakultak ki azok a gének is, amelyek a virág egyes részeinek pontos kialakulási helyét kódolják. A szakértők véleménye szerint az első zárvatermőkben ezért 21 gén lehetett felelős, az Amborellában azonban már 36 ilyet találunk, a későbbi kialakulású csoportokban pedig még többet. A kutatók úgy vélik, hogy ezen gének számának növekedése tette lehetővé az egyre színesebb, különféle szerkezetű és formájú virágok kialakulását.

A legnagyobb meglepetést az Amborella mitokondriális genomja rejtette. Az ezt alkotó öt kromoszómában és 3,8 millió bázispárban ugyanis három különböző zöldmoszat- és egy lombosmohafaj teljes mitokondriális genomja rejtőzik, illetve több más korai növény génje is megtalálható benne. A növények mitokondriális genomja általában ennél sokkal apróbb, az Amborelláé hatszor akkora, mint az átlag, ráadásul egyetlen más faj esetében sem találtak ilyen mennyiségű idegen DNS-t. A szakértők véleménye szerint a horizontális génátadás egyik legextrémebb esetéről lehet szó, amelynek során a növény őse más fajok teljes genomjait és génjeit vette át.

Rejtély, hogy ezt miért tette, és hogy milyen következményei lehettek a géntranszfereknek. Jelenleg az átvett gének többsége nem csinál semmit, és működésképtelen pszeudogénné alakult át. Az sem világos, hogyan vált ilyen „nagyétkűvé” a növény mitokondriális genomja, bár életkörülményei némi magyarázattal szolgálhatnak erre. Az Amborella nagyon nedves, párás környezetben él, és számtalan kisebb-nagyobb organizmus telepszik meg rajta. Amikor a valamilyen sérülés éri a növényt, gyakorlatilag beszippantja a trauma közelében tartózkodó élőlények mitokondriumait, amelyeket a jelek szerint idővel aztán saját sejtjeinek rendszerébe is képes integrálni.

Tesztek

{{ i }}
arrow_backward arrow_forward
{{ content.commentCount }}

{{ content.title }}

{{ content.lead }}
{{ content.rate }} %
{{ content.title }}
{{ totalTranslation }}
{{ orderNumber }}
{{ showMoreLabelTranslation }}
A komment írásához előbb jelentkezz be!
Még nem érkeztek hozzászólások ehhez a cikkhez!
Segíts másoknak, mond el mit gondolsz a cikkről.
{{ showMoreCountLabel }}

Kapcsolódó cikkek

Magazin címlap arrow_forward