A páfrányfák evolúciója
A növények már 470 millió éve meghódították a szárazföldeket, majd alaposan átalakították világunkat, ez részben a páfrányok egyes génjeinek köszönhető.
Ahhoz azonban, hogy a szárazföldön megéljenek, különleges evolúciós újításra volt szükség: az edénynyalábokra. Kétféle edénynyalábbal rendelkeznek az edényes növények: a ligninnel határolt sejtekből álló xilém (farész) a víz szállítását végzi, a floém (háncsrész) a cukrokat szállítja el a fotoszintézis helyéről a növény más részeibe. Az Illinoisi Egyetem (Chicago) szakemberei kínai kollégáikkal a páfrányok, pontosabban a páfrányfák genetikai vizsgálatán keresztül néztek vissza az időben ezen újítások megjelenéséig, a kutatásukról a Nature Plants szakfolyóiratban számoltak be.
Az Alsophila spinulosa nevű, ázsiai erdőkben élő páfrányfa genomját tárták fel a szakemberek azzal a céllal, hogy a páfrányokban ezen edénynyalábok és a lignin előállításának kialakulását megismerjék.
„A páfrányok voltak a legelső edényes növények, s a ligninnel erősített sejtfal forradalmi újítás volt az evolúciójuk során.” – mondta el Ray Ming, növénybiológus professzor. A génelemzések feltárták, hogy a növényekben az edénynyalábokhoz kötődő gének kifejeződése a xilémben, a többi szövethez képest sokkal erőteljesebb, ez pedig azt jelezte, hogy e gének szabályozhatják a xilémre jellemző sejtek kialakulását. 14 olyan gént találtak, amely kimondottan a lignin termelésével függ össze. A kutatók megmérték a lignin, és a másodlagos anyagcseretermékek mennyiségét is a páfrányban: a szár sejtjeiben 40 százalék volt a lignin, míg a fákban ez általában 25 százalék körül jár. A másodlagos anyagcseretermékek azért érdekesek, mert e növényben is vannak orvosi szempontból érdekes vegyületek, például mikrobaellenes hatásúak – egy új, eddig nem ismert vegyületet találtak is a kutatók a 187 azonosított vegyületen túl.
A vizsgált páfrányfa különböző populációinak egyedeiből kinyert genetikai adatokkal összehasonlító elemzéseket is végeztek a kutatók, s ebből a faj evolúciós múltját tudták kiolvasni. A növényfaj két alkalommal is drámai egyedszám-csökkenésen esett át, az elsőre 35,6-34,5 millió éve, a másodikra 2,5-0,7 millió éve került sor.