Így lehet túlélni a világvégét

Az az élővilág, amely 66 millió évvel ezelőtt a kréta végi kihalással kezdett formálódni, mindmáig meghatározója bolygónk arcának. Nemcsak a dinoszauruszok haltak ki a Chicxulub-becsapódás hatására, hanem számtalan más létforma is.

Volt azonban a növényeknek egy csoportja, amely egy különleges módszerrel a túlélők oldalára került. Egy belga kutatócsoport  tárta fel a virágos növények katasztrófa-túlélő titkait nemrégiben. A kutatásról a Cell folyóiratban számoltak be.

Időnként, a genetika különös fordulata hatására egy növény teljes génkészlete megkettőződik – e folyamat egyaránt válhat evolúciós hajtóerővé és végzetes zsákutcává. A nagyobb génkészlet azzal is jár, hogy a sejtek nagyobbá kell váljanak. Ezzel azonban több tápanyagot igényel a növény, és ráadásul fogékonnyá válik a káros mutációkra is.

E negatív lehetőségek miatt az eseteknek csak egy kis részében öröklődik a dupla génkészlet a következő generációra. Másrészről viszont számos előnnyel is járhat a kettőződés: nagyobb genetikai változatosság alakul ki, ami azt jelenti, hogy az evolúció során többféle alkalmazkodási lehetősége lesz az adott növénynek.

A virágos növények esetében azonban, úgy tűnik, sikertörténetről lehet szó, szinte mindegyikük génkészlete megkettőződött legalább egyszer, vagyis ezek poliploiddá váltak. A kutatók most annak igyekeztek utánajárni, hogy pontosan mikor játszódhattak le a növények evolúciója során ezek a genomkettőződési események.

470 virágos növény teljes genomját vizsgálták meg e genetikai duplázódások nyomait keresve, és összesen 132 ősi genomkettőződést találtak ezek múltjában. Azonban nem is ez volt igazán izgalmas!

A génkészletek kettőződésének idejét is felmérték, ebből pedig kiderült, ezek nem véletlenszerűen oszlanak el a növények evolúciós múltjában.

A mintegy 100 millió év során a kettőződések jelentős része olyan korszakra esett, amikor bolygónk valamiféle környezeti krízishelyzetet élt át. Tömeges kihalás zajlott, gyors felmelegedés vagy gyors lehűlés volt – vagyis ingadozott a klíma – vagy valamiféle más helyzet tette kaotikussá az élet számára a bolygót. A kutatók szerint a többszörös génkészletű növények egy stabil környezeti helyzetben hátrányt szenvedhettek, de amikor beköszöntött a káosz, az övék lett a világ, ilyenkor a genomkettőződés előnyei váltak hangsúlyossá.

A környezeti zavarok, katasztrófák korán sokkal gyakoribb volt a növényi génkészletek megkettőződése.

Forrás: Chen et al.

A múltbéli krízishelyzetek egyike ráadásul valamelyest hasonlít ahhoz, amelyet ma az emberi okú klímaváltozásban is átél az élővilág. 56 millió évvel ezelőtt néhány tízezer év ideje alatt 5-9 Celsius-fokkal megemelkedett bolygónk hőmérséklete. A paleocén-eocén hőmérsékleti maximum  (PETM) felmelegedését szokás a jelenünkhöz hasonlítani, bár ma még mindig sokkalta gyorsabban emelkedik a hőmérséklet, mint akkor.

Azonban a kutatók felvetették, hogy az emberi hatások okozta krízis is elhozhat a növényekben egy efféle genomkettőződési korszakot.

Azonban az ezen időszak során zajló növényi genetikai változások segítenek megérteni azt, hogy miként képesek a növények alkalmazkodni a hasonló klímaváltozásokhoz. Ebben a korszakban különösen sok növény genomja kettőződött meg, és maradt fenn hosszabb távon. Egy szintén ilyen jellegű krízishelyzet volt az eocén végén (34 millió éve) az a lehűlés, amelyben az antarktiszi jégtakaró is kialakult.

Ebben a korszakban is igen jelentős volt a növények genomkettőződése. Amíg a világ környezeti szempontból kiegyensúlyozott és nyugodt volt, nem nagyon fordultak elő ilyen duplázódási események. Ezért a kutatók úgy vélik, a növényi evolúciót e kétféle állapot váltakozásaként volna érdemes kezelni.