Tetten ért evolúció: új növényfaj született az Alpokban

Mindössze 150 év elegendő volt ahhoz, hogy az átalakult környezet miatt megszülessen az új faj.

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.

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.)

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.

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.