Wbrew powszechnej opinii, tempo specjacji roślin nie jest powiązane z uprzednim pojawieniem się nowej cechy fizycznej lub mechanizmu. Wyniki nowych badań międzynarodowych pokazują, że rośliny majstrują przy ustawieniach swojej wydajności i konfiguracji, aby tworzyć ulepszone wersje samych siebie. Odkrycia zaprezentowano w czasopiśmie American Journal of Botany.

Naukowcom z Heidelberskiego Instytutu Badań Teoretycznych (HITS) w Niemczech wraz z kolegami z Uniwersytetów Browna i Yale w USA udało się zrekonstruować filogenię roślin - historię zmian rodów organizmów na przestrzeni czasu. Dzięki rekonstrukcji drzewa życia, niemieccy i amerykańscy naukowcy rzucili nowe światło na proces ewolucji.

Rzeczą, która od pewnego czasu wprowadzała naukowców w konsternację był moment, kiedy klady rozpoczynają wykształcanie nowych gatunków. Klady to grupa roślin mających tego samego przodka. Naukowcy byli przekonani, że szybka specjacja zachodziła po rozwinięciu przez klady najpierw nowej cechy fizycznej lub mechanizmu, aby następnie rozpocząć tworzenie własnej gałęzi genetycznej.

Zdaniem zespołu najnowsze badania pokazują, że dopiero po osiągnięciu przez rośliny kwitnące etapu rozwoju, na którym powodzenie i tempo specjacji będą zoptymalizowane, główne rody roślin rozpoczynają szybkie wykształcanie nowych gatunków.

"Ewolucja nie jest taka, jaka wcześniej sądziliśmy" - wyjaśnia dr Stephen Smith, naukowiec z Uniwersytetu Browna, afiliowany również w HITS i naczelny autor artykułu. "To nie jest tak, że kiedy pojawia się kwiat to (szybko) zachodzi specjacja. Jest opóźnienie. I dzieje się coś innego. A mianowicie dochodzi jak gdyby do etapu rozwoju produktu."

Zatem jakie podejście jest najlepsze, aby dotrzeć do sedna tego zagadnienia? Zespół stwierdził, że kluczową rolę odgrywają tutaj metody obliczeniowe. "To dobry przykład tego, jak informatyka i inicjatywy w zakresie cyberinfrastruktury mogą przyczynić się do poszerzenia granic badań biologicznych" - wskazuje Alexandros Stamatakis z HITS, jeden z autorów artykułu.

Zespół obliczył największe drzewo ewolucyjne z uwzględnieniem 55.473 gatunków roślin kwitnących (tj. okrytozalążkowych). Linia genealogiczna obejmuje około 90% wszystkich roślin występujących na naszej planecie.

Naukowcy przeanalizowali profile genetyczne sześciu głównych kladów okrytozalążkowych, a mianowicie trawy (Poaceae), storczykowate (Orchidaceae), astrowate (Asteraceae), bobowate (Fabaceae), dwuliścienne właściwe (Eudicotyledoneae) i jednoliścienne (Monocottyledoneae). Stwierdzili, że Mesangiospermae - klad, który pojawił się ponad 125 mln lat temu - był wspólnym przodkiem tych gałęzi. Niemniej odkryli, że specjacja pojawiła się dopiero po pewnym czasie, a nie wokół prakorzenia. Należy zauważyć, że zespół nie był w stanie ustalić konkretnego momentu.

"Na wczesnym etapie ewolucji tych grup następuje rozwój cech, które często rozpoznajemy w celu ich wizualnej identyfikacji, niemniej ich szybka specjacja następuje dopiero po wykształceniu się tych cech" - zauważa dr Smith.

W artykule czytamy: "Te odkrycia są spójne z poglądem, że radiacje zazwyczaj rozpoczynają się długim 'lontem', a także z koncepcją, że początkowa innowacja umożliwia dalsze eksperymentowanie i ostatecznie ewolucję połączenia cech charakterystycznych, które napędzają główną radiację."

Przyszłe badania będą dążyć do ustalenia wyzwalaczy dobrodziejstwa specjacji i przyniosą informację o tym, jak rośliny rozwijają się szybciej i dystansują swoich "rówieśników".

© Unia Europejska 2005-2011

Źródło: CORDIS

Referencje dokumentu: Smith, S.A., et al. (2011) Understanding angiosperm diversification using small and large phylogenetic trees. American Journal of Botany. DOI: 10.3732/ajb.1000481.