Обычно считается, что появление нового вида происходит в течение длительных периодов времени. Но, как показывает пример растения Cardamine Inseta, эволюция также может происходить довольно быстро.
C. Inseta, новый вид горького кресс-салата, впервые описанный в 1972 году, только недавно появился в Урнербодене, небольшой альпийской деревушке в центральной Швейцарии. Он образовался всего за последние 150 лет из-за изменений окружающей среды в окружающей долине: когда местные жители вычистили лес и превратили его в пастбища.
Новые виды растений позволяют наблюдать «эволюцию в действии»
"C. Inseta оказался исключительным случаем для непосредственного анализа генетических особенностей и реакции окружающей среды нового вида.
Другими словами: наблюдение «эволюции в действии», основная тема соответствующей университетской программы приоритетных исследований », – говорит Рие Симидзу-Инацуги из Департамента эволюционной биологии и экологических исследований Цюрихского университета (UZH). Биологи растений теперь смогли разгадать генетические механизмы, лежащие в основе эволюции растений.
C. Inseta произошла от двух родительских видов со специфической экологической средой обитания: в то время как C. амара растет в ручьях и рядом с ними, C. rivularis обитает на слегка влажных участках. Преобразование землепользования из леса в пастбища вызвало гибридизацию двух прародителей, в результате чего возник новый вид, который встречается между местами обитания родителей с временными колебаниями уровня воды. «Комбинация генетических черт его родителей позволила новому виду развиться в особой экологической нише», – говорит Симидзу-Инацуги. Фактически, C. инсуета унаследовала один набор хромосом от C. amara и два набора хромосом из C. rivularis.
Следовательно, он содержит три набора хромосом, что делает его так называемым триплоидным растением.
Наследование двух основных родительских черт позволило выжить
Чтобы охарактеризовать реакцию на изменяющуюся среду, исследовательская группа использовала высокопроизводительное секвенирование для анализа динамики экспрессии генов трех видов в ответ на погружение. Они обнаружили, что активность генов, ответственных за два родительских признака, была ключевой для выживания нового вида в новой среде обитания.
Во-первых, C. Inseta может клонально размножаться через живородящие листья, что означает, что он производит всходы на поверхности листьев, из которых могут вырасти новые растения. Он унаследовал способность к бесполому вегетативному размножению от C. rivularis. Поскольку C. Inseta сексуально бесплодна, без этой черты она не смогла бы выжить.
Во-вторых, C. Inseta унаследовала толерантность к погружению от C. amara, поскольку гены, ответственные за этот признак, были активны у обоих видов. "Результаты показывают, что C. Inseta объединила выгодные паттерны активности родительского гена, чтобы внести свой вклад в его становление в новой нише по градиенту потребления воды. В зависимости от экологической ситуации растение активирует разный набор генов, унаследованных от двух родительских видов.- говорит Рие Симидзу-Инацуги.
Финансирование
Эта работа в основном финансируется Приоритетной программой университетских исследований «Эволюция в действии: от геномов к экосистемам», Швейцарским национальным научным фондом, Японским агентством науки и технологий и программой Human Frontier Science Programme.