Ερευνητές ανέλυσαν τις γονιδιακές ακολουθίες 1.124 φυτικών ειδών,
φωτίζοντας ένα δισεκατομμύριο έτη εξέλιξης
https://scientificallytalking.com/researchers-have-analyzed-the-gene-sequences-of-1124-plant-species-illuminating-a-billion-years-of-evolution/
BY
ΑΝΔΡΕΑΣ ΓΡΗΓΟΡΙΟΥ
· OCTOBER 29, 2019
Στο πλαίσιο της πρωτοβουλίας One Thousand Plant Transcriptomes (1KP),
μια διεθνής ομάδα ερευνητών ανέλυσε τα μεταγραφόμενα (transcriptomes) –
το σύνολο
των γονιδίων που εκφράζονται ενεργά – των 1.124 ειδών φυτών για να
φωτίσει το ιστορικό των πράσινων φυτών που εκτείνεται πίσω ένα
δισεκατομμύρια χρόνια.
Η οικογένεια Viridiplantae (πράσινα φυτά) περιλαμβάνει περίπου
450.000-500.000 είδη μεγάλης ποικιλομορφίας και έχουν σημαντικούς ρόλους
στα χερσαία και
υδάτινα οικοσυστήματα.
Αυτή η οικολογική ποικιλομορφία απορρέει από αναπτυξιακές, μορφολογικές
και φυσιολογικές καινοτομίες που επέτρεψαν τον αποικισμό και την
εκμετάλλευση νέων
και αναδυόμενων οικοτόπων. Αυτές οι καινοτομίες περιλαμβάνουν την
πολυκυττάρια και την ανάπτυξη της επιδερμίδας, προστατευμένα έμβρυα,
στομάτα, αγγειακό
ιστό, ρίζες, ωάρια και σπόρους, λουλούδια και φρούτα.
Η εξέλιξη των φυτών επηρέασε τα περιβάλλοντα σε παγκόσμιο επίπεδο και
δημιούργησε μια αλληλουχία ποικιλομορφίας σε άλλες γενεές που βρίσκονται
στο δέντρο
της ζωής. Η ποικιλία των φυτών τροφοδότησε επίσης τις γεωργικές
καινοτομίες και την ανάπτυξη στον ανθρώπινο πληθυσμό.
Μεγάλο μέρος της φυτικής έρευνας έχει επικεντρωθεί σε καλλιέργειες και
σε ορισμένα μοντέλα, αφήνοντας πίσω το εξελικτικό ιστορικό ενός κλάδου
που είναι
σχεδόν μισό εκατομμύριο είδη ισχυρό.
Προκειμένου να αποκτήσουν μια άποψη για την εξέλιξη των φυτών, οι
ερευνητές των 1KP ανέλυσαν τα μεταγραφόμενα για να φωτίσουν τις
γενετικές βάσεις των
πράσινων φυκιών, των βρύων, των φτερών, των κωνοφόρων, των ανθισμένων
φυτών και όλων των άλλων γενεών των πράσινων φυτών.
“Αυτό δίνει μια πολύ ευρύτερη προοπτική από ό, τι θα μπορούσατε να
πάρετε απλά κοιτάζοντας τις καλλιέργειες, οι οποίες είναι συγκεντρωμένες
σε ένα μικρό
κομμάτι του εξελικτικού δένδρου”, αναφέρουν οι ερευνητές στη μελέτη τους
η οποία δημοσιεύθηκε στην επιστημονική επιθεώρηση Nature.
“Με αυτή τη μεγαλύτερη εικόνα, μπορείτε να καταλάβετε πώς συνέβησαν οι
αλλαγές στο γονιδίωμα, που στη συνέχεια σας επιτρέπει να ερευνήσετε τις
αλλαγές
στα φυσικά χαρακτηριστικά, τη χημεία ή οποιοδήποτε άλλο χαρακτηριστικό
που σας ενδιαφέρει”.
“Τα φυτά έχουν εξελιχθεί για να παράγουν πολλά χρήσιμα χημικά. Αυτή η
μελέτη παρέχει μια εικόνα αυτής της εξελικτικής διαδικασίας”.
Το τεράστιο πεδίο εφαρμογής του έργου 1KP απαιτούσε την ανάπτυξη και την
τελειοποίηση των νέων υπολογιστικών εργαλείων για τη συναρμολόγηση της
αλληλουχίας
και τη φυλογενετική ανάλυση.
Οι νέοι αλγόριθμοι αναπτύχθηκαν για να συναγάγουν εξελικτικές σχέσεις
από εκατοντάδες αλληλουχίες γονιδίων για 1.124 φυτικά είδη,
αντιμετωπίζοντας την
ουσιαστική ετερογένεια των εξελικτικών ιστοριών σε όλα τα γονιδιώματα.
Ένα χαρακτηριστικό της εξέλιξης των φυτών είναι η συχνότητα αναπαραγωγής
γονιδιώματος. Ξανά και ξανά, οι γενεές διπλασίαζαν, τριπλασίαζαν ή και
τετραπλασίασαν
ολόκληρο το σύνολο των γονιδίων τους, με αποτέλεσμα τα τεράστια μεγέθη
του γονιδιώματος.
Ενώ ο σκοπός της αλληλοεπικάλυψης του γονιδιώματος είναι ακόμη ασαφής,
οι επιστήμονες υποψιάζονται ότι μπορεί να οδηγήσει στην εξελικτική
καινοτομία.
“Η αντιμετώπιση της συχνότητας αναπαραγωγής ολόκληρου του γονιδιώματος
στα φυτά ήταν ένας από τους στόχους του 1KP”, αναφέρουν επίσης οι
ερευνητές στη
μελέτη τους.
Ενώ τα ανθοφόρα φυτά και οι φτέρες ήταν ήδη γνωστές για την επανάληψη
γονιδιώματος, οι επιστήμονες αποκάλυψαν μια σειρά παλαιοτέρων γεγονότων
αλληλεπικάλυψης
σε αυτές τις ομάδες, καθώς και στα γυμνόσπερμα, την ομάδα φυτών που
περιλαμβάνει κωνοφόρα.
Άλλες φυτικές γενεές έλαβαν διαφορετική πορεία, επεκτείνοντας ορισμένες
οικογένειες γονιδίων αντί να αντιγράψουν ολόκληρο το γονιδίωμα τους. Το
γεγονός
αυτό, επίσης, θεωρείται ότι παρέχει νέες κατευθύνσεις για την εξέλιξη
της ανάπτυξης και δεν αποτελεί έκπληξη το γεγονός ότι η ομάδα αποκάλυψε
μια μεγάλη
επέκταση των γονιδίων λίγο πριν την εμφάνιση των αγγειακών φυτών,
καλλιεργώντας φυτά με xylem και phloem – ειδικά κύτταρα για μεταφορά
νερού και θρεπτικών
ουσιών.
Αλλά οι επεκτάσεις των γονιδίων δεν αντιστοιχούσαν πάντοτε σε μεγάλα
φυτικά εξελικτικά ορόσημα.
“Δεν υπάρχει μεγάλη επέκταση πριν εμφανιστούν φυτά με σπόρους ή για
ανθοφόρα φυτά. Στην πραγματικότητα, τα ανθοφόρα φυτά συρρικνώθηκαν
πράγματι σε ορισμένες
γονιδιακές οικογένειες, γεγονός που μπορεί να είναι ένα σημάδι ότι απλά
συνένωσαν τα υπάρχοντα γονίδια για νέες λειτουργίες”.
“Οι συνυφασμένες σχέσεις μεταξύ των ζωντανών φυτικών ειδών μας
πληροφορούν ότι κατά τη διάρκεια των δισεκατομμυρίων ετών από τη στιγμή
που ένα προγονικό
είδος πράσινου φυκιού χωρίστηκε σε δύο ξεχωριστές εξελικτικές γενεές, το
ένα περιλαμβάνοντας ανθοφόρα φυτά, χερσαία φυτά και συναφείς ομάδες
φυκών και
το άλλο αποτελούσε μια ποικιλία πράσινων φυκών, η εξέλιξη των φυτών έχει
σημειωθεί με καινοτομίες και περιόδους γρήγορης διαφοροποίησης”.
Παραπομπές
James H. Leebens-Mack et al. One thousand plant transcriptomes and the
phylogenomics of green plants. Nature (2019). DOI:
________
Orasi mailing list
για την διαγραφή σας από αυτή την λίστα στείλτε email στην διεύθυνση
[email protected]
και στο θέμα γράψτε unsubscribe
Για να στείλετε ένα μήνυμα και να το διαβάσουν όλοι οι συνδρομητές της λίστας
στείλτε email στην διεύθυνση
[email protected]
διαβάστε τι συζητά αυτή η λίστα
http://hostvis.net/mailman/listinfo/orasi_hostvis.net
Για το αρχείο της λίστας
http://www.mail-archive.com/[email protected]/
Εναλλακτικό αρχείο:
http://hostvis.net/pipermail/orasi_hostvis.net/
παλαιότερο αρχίο (έως 25/06/2011)
http://www.freelists.org/archives/orasi
__________
NVDA δωρεάν αναγνώστης οθόνης ένα πρόγραμμα ανοιχτού λογισμικού
http://www.nvda-project.org/
_____________
Τα ηχογραφημένα βιβλία με φυσική φωνή που ανεβαίνουν στις βιβλιοπροτάσεις
προσφέρονται από τις βιβλιοθήκες που λειτουργούν οι φορείς των τυφλών ενώ Για
να κατεβάσετε τον σχετικό κατάλογο επισκεφθείτε το
http://www.hostvis.net/audiobooks/katalogos.zip
____________
