Międzynarodowy zespół naukowców odkrył niezwykłe zjawisko genetyczne u likofitów, które są podobne do paproci i należą do najstarszych roślin lądowych. Wyniki ich badania opublikowano niedawno w czasopiśmie PNASpokazuje, że rośliny te zachowały spójną strukturę genetyczną przez ponad 350 milionów lat, co stanowi znaczne odchylenie od normy w genetyce roślin.

„Wyjątkowo powolne tempo ewolucji genomu wyróżnia te rośliny” – stwierdziła dr Fay-Wei Li, profesor w Instytucie Boyce Thompson i starszy autor badania. „Zrozumienie, dlaczego te rośliny zmieniły się tak mało, mogłoby ujawnić ważne aspekty ewolucji roślin i genetyki”.

Homosporyczne likofity, grupa bezpestkowych roślin naczyniowych, wykazują niezwykłą stabilność genomową. Zespół zsekwencjonował genomy dwóch gatunków, Huperzia asiatica i Diphasiastrum complanatum, które oddzieliły się od wspólnego przodka około 350 milionów lat temu (mniej więcej wtedy, gdy płazy zaczęły pełzać po lądzie).

Co zaskakujące, odkryto, że około 30% ich genów pozostało w tym samym układzie od czasu ich rozbieżności, wykazując niezwykły wzór ewolucyjny znany jako synteny.

„To badanie otwiera okno na przeszłość i pokazuje nam, jak niezwykle stabilny był skład genetyczny tych roślin” – powiedział dr Li Wang, współautor badania. „To jak znalezienie żywej skamieniałości na poziomie genetycznym”.

Naukowcy zaobserwowali także zauważalne zachowanie zduplikowanych kopii genów po duplikacji całego genomu, co jest niezwykłe. „Chociaż kilka zduplikowanych genów może wyewoluować w nowe role, zdecydowana większość zostaje utracona stosunkowo szybko w procesie zwanym diploidyzacją” – wyjaśnia dr David Wickell, badacz ze stopniem doktora i współpierwszy autor badania.

Jednakże naukowcy odkryli, że te homosporyczne likofity często zachowywały oba zestawy genów ze stosunkowo niewielkimi zmianami, nawet po setkach milionów lat ewolucji.

„To, że homosporyczne likofity zachowały tak wiele zduplikowanych genów i tak dużo syntenii, jest fascynujące, trochę zaskakujące i niekoniecznie pasuje do naszych tradycyjnych wyobrażeń o tym, jak genomy reorganizują się po duplikacji na dużą skalę” – zauważa Wickell.

„Chociaż nadal nie jest jasne, co dokładnie powoduje tę różnicę, wierzymy, że dalsze badania roślin homosporycznych mogą potencjalnie dostarczyć nowych informacji na temat genetyki i ewolucji roślin wszystkich roślin lądowych. Podkreśla to również znaczenie zachowania różnorodności biologicznej, ponieważ te niesamowite rośliny zawierają istotne wskazówki dotyczące historii życia na Ziemi.”