Egy genom, ami betekintést nyújt a virágok eredetébe

Az Amborella növény frissen szekvenált genomja választ adhat Darwin "irtózatos rejtélyére", arra a kérdésre, miért borult hirtelen virágba a Föld évmilliókkal ezelőtt. A szekvencia új fényben tüntet fel ezt a jelentős eseményt a Föld történetében, valamint a virágos növények, beleértve az összes nagy élelmiszernövény faj eredetét.

Az Amborella (Amborella trichopoda) az egyetlen túlélője egy ősi evolúciós ágnak, ami egészen az összes virágos növény utolsó közös őséig nyúlik vissza. A növény egy kis cserje, ami csak Új-Kaledónia szigetén található meg. Génállományának kibogozása felfedi azokat az evolúciós folyamatokat, amik kikövezték az utat a ma élő több mint 300.000 virágos növény elképesztő sokszínűsége előtt.

Az Amborella egyedi öröksége különleges szerepet játszik a virágos növények tanulmányozásában. "Ahogy a kacsacsőrűemlős - egy ősi ág túlélőjének genom szekvenciája segít az összes emlős evolúciójának tanulmányozásában, az Amborella szekvenciája segíthet többet megtudni a virágok evolúciójáról" - mondta a kutatásban részt vevő Victor Albert, a Buffalo Egyetem munkatársa.

A szekvenálást végző tudósok szerint az Amborella genom perdöntő bizonyítékkal szolgál arra, hogy az összes virágos növény őse, beleértve magát az Amborellát is, egy "genomkettőződési eseményből" fejlődött ki, ami körülbelül 200 millió évvel ezelőtt zajlott le. Egyes megkettőződött gének idővel elvesztek, mások azonban új funkciókat kaptak. "A genomduplázódás ezáltal magyarázatot adhat Darwin ’irtózatos rejtélyére’ - a virágos növények új fajainak látszólag hirtelen szaporodására, ami a kövületek tanúsága szerint a Kréta-korra datálható" - mondta Claude dePamphilis, a Pennsylvania Állami Egyetem kutatója. "Tudósok generációi dolgoztak ennek a rejtvénynek a megfejtésén"

Az Amborella genom összehasonlító elemzése máris új távlatokat nyitott az összes virágos növény genetikai eredetének vizsgálatában. "Az Amborella kulcsfontosságú filogenetikai helyzete miatt génállománya egyfajta evolúciós támpontként szolgál, ami lehetővé teszi számunkra, hogy jobban megismerjük a virágos növényekben később végbement genomváltozásokat, köztük sok élelmiszernövény génállomány változását, ami nélkülözhetetlen a termés javításához" - hangsúlyozta Doug Soltis a Florida Egyetem kutatója.

"Becsléseink szerint legalább 14.000 fehérje kódoló gén létezett a virágos növények utolsó közös ősében. Sokuk kizárólag a virágos növényekre jellemző, fontos szerepet töltve be a virágok és más szerkezetek, folyamatok kialakításában" - magyarázta Joshua Der, a Pennsylvania Állami Egyetem tudósa. "Ez a tanulmány az első globális betekintés a virágos növények és a Föld összes többi növénye közötti genetikai eltérésekbe, emellett új utalásokat kaptunk a magokkal és a nem magokkal szaporodó növények genetikai különbségeiről is" - tette hozzá Brad Barbazuj, a Florida Egyetem munkatársa.

Az Amborella genom-szekvencia elősegítette az ősi lineáris génrend 120 millió évre visszatekintő rekonstrukcióját a valódi kétszikűeknél, ami az összes zárvatermő közel 75 százalékát foglalja magába. Ehhez a csoporthoz tartozik a paradicsom, az alma és a hüvelyesek, valamint a szálfák, mint a tölgy és a nyárfa.

A genomból azt is megállapították, hogy az Amborella több szokatlan jegyet is összeszedett a közös őstől való elválást követően. Például a DNS szekvenciák, amik változtathatják a helyüket, vagy többszöröződhetnek a genomban, az Amborella esetében stabilizálódtak. A legtöbb növénynél viszonylag új keletű DNS mozgásokat figyeltek meg, míg az Amborella az elmúlt évmilliók során nem tett szert újabb mobil szekvenciákra, ami lelassíthatta mind a génállomány szerkezetének, mind a génfunkciók evolúcióját.