Tetten ért evolúció: új növényfaj született az Alpokban

Az az elterjedt elképzelés, hogy az új fajok kialakulásához hosszú időre van szükség, azonban egy új, svájci-japán kutatás szerint ez nem feltétlenül igaz minden esetben. A svájci Urnerboden nevű falu környezetét az elmúlt 150 évben alaposan átalakították: a korábbi erdőborítás helyett mára legelők foglalják el a közeli völgyeket. Az új, kakukktormákhoz tartozó növényfajra, a Cardamine insueta-ra még 1972-ben bukkantak rá.
A frissen kialakult növényfaj kiváló lehetőséget biztosított arra, hogy a környezetre adott reakciókat és a genetikai tulajdonságokat, vagyis a működő evolúciót tanulmányozzák a segítségével. A kutatóknak sikerült feltárni a növényfaj kialakulása, evolúciója mögötti genetikai változásokat.

Keserű kakukktorma, az egyik szülőfaj

Forrás: inaturalist

Az új faj két, kissé eltérő élőhelyet kedvelő ősből jött létre a Cardamine amara (keserű kakukktorma) közvetlenül a folyóvizek mentén (szinte a vízben) nő, a Cardamine rivularis (a réti kakukktorma egyik alfaja) pedig a csupán kissé nedves réteken érzi jól magát. A tájátalakítás adott lehetőséget e két faj hibridizációjára, az új faj pedig a két ős közti környezetet kedveli: ahol időleges vízborítás uralkodik. „Olyan, a szülő fajoktól örökölt genetikai tulajdonságok kombinációját birtokolja az új növényfaj, amely lehetővé teszi számára, hogy a szülőkétől különböző típusú ökológiai fülkében élhessen” – mondta Rie Shimizu-Inatsugi, a Zürichi Egyetem Evolúcióbiológiai és Környezettudományi karának kutatója.
Az új kakukktorma-faj igazából egy kromoszómakészletet a keserű kakukktormától örökölt, kettőt pedig a réti kakukktormától, így ő maga három kromoszómakészlettel rendelkező, úgynevezett triploid növény. (A növényeknél a kromoszómakészlet nagyon gyakran többszöröződik, poliploidia alakul ki, és ez a tény a fajképződésben, illetve emberi szempontból a növénynemesítésben is igen fontos szerepet kap.)

Az új kakukktormafaj, a Cardamine insueta

Forrás: UZH, Rie Shimizu-Inatsugi

A Cardamine insueta és a két szülő faj elemzése során megvizsgálták, hogy milyen gének mikor aktiválódnak a növényben, vagyis a génkifejeződés és a környezet összefüggéseit tárták fel. Arra voltak kíváncsiak, hogy melyik növény miként reagál a vízborításra. Ezekből a vizsgálatokból kiderült, hogy a szülőktől örökölt két tulajdonság is alapvető fontosságú az új faj túlélésében. Először is, a C. insueta képes a levelei sarjadzásával szaporodni, ilyenkor természetesen az adott egyed klónja jön létre (a levélből először kis gyökér-szálacska nő ki, majd elkezd hajtani az új növény is belőle). Ezt az ivartalan szaporodás lehetőségét az új kakukktormafaj a mezei kakukktormától örökölte, és, mivel az új faj ivaros szaporodásra képtelen, egyedül ez a vegetatív szaporodási módszer áll rendelkezésére a terjedéshez. A levelek sarjadzására akkor kerül sor, ha a növény vízborítás alá kerül, a vízborítás váltja ki a megfelelő gének aktivitását s néhány nap alatt a levelekből kihajtanak a sarjak. Nem mellesleg a páratlan számú kromoszómakészlet a növény ivaros szaporodásában problémát is jelentene.

Az új faj és a szülő fajok élőhelye

Forrás: Frontiers in Genetics

A másik igencsak alapvető fontosságú tulajdonsága, hogy képes elviselni a teljes vízborítást – ezt pedig a másik szülőfajtól, a keserű kakukktormától örökölte. „Ezek azt jelentik, hogy a Cardamine insueta ideálisan ötvözte a két szülőfaj előnyös tulajdonságait, s ezek segítségével képes meghódítani a megújult tájban kialakult új, vízhez közeli élőhelyeket. A környezete aktuális állapotától függően ez a növényfaj a szülőktől örökölt, az adott környezeti igényhez szükséges géneket tudja aktiválni” – tette hozzá Rie Shimizu-Inatsugi.

A kutatás eredménye a Frontiers in Genetics szakfolyóiratban jelent meg.