Όταν ο κόσμος πάει στραβά, κάποια φυτά κάνουν κάτι εκπληκτικό. Δεν μπορούν να τρέξουν ή να κρυφτούν, ούτε μπορούν να κάνουν πολλά για να αλλάξουν το οικοσύστημά τους. Αντίθετα, αντιγράφουν τον εαυτό τους.
Μια επικίνδυνη στρατηγική
Δεν μιλάμε μόνο για ένα γονίδιο εδώ ή εκεί. Μιλάμε για διπλασιασμό ολόκληρου του γονιδιώματος. Μια σαρωτική νέα ανάλυση 470 γονιδιωμάτων ανθοφόρων φυτών υποδηλώνει ότι ο διπλασιασμός ολόκληρου του γονιδιώματος μπορεί να λειτουργήσει ως ένα εξελικτικό στοίχημα. Τις περισσότερες φορές, ξεθωριάζει. Αλλά κατά τη διάρκεια παγκόσμιων κρίσεων, όταν η ζωή στη Γη αντιμετωπίζει πραγματικά προβλήματα, αυτά τα φυτά φαίνεται να είχαν ένα πλεονέκτημα επιβίωσης.
Πολλά φυτά είναι πολυπλοειδή, που σημαίνει ότι έχουν περισσότερα από δύο σύνολα χρωμοσωμάτων. Σε ορισμένες περιπτώσεις, δημιουργούν επιπλέον αντίγραφα ολόκληρου του γονιδιώματός τους. Ακούγεται περίεργο, αλλά δεν είναι μια σπάνια στρατηγική.
«Τα πολυπλοειδή είναι παντού γύρω μας», δήλωσε ο Yves Van de Peer, ένας από τους κύριους συγγραφείς της μελέτης. «Πολλές από τις καλλιέργειές μας είναι πολυπλοειδείς και αν πάτε στο χωράφι και μαζέψετε ένα φυτό ή ένα λουλούδι, υπάρχει 35% πιθανότητα - κάποιοι λένε υψηλότερη - να μαζέψατε ένα πολυπλοειδές φυτό».
Το σιτάρι, το βαμβάκι και οι πατάτες είναι όλα πολυπλοειδείς. Το ίδιο και μερικές φράουλες. Ωστόσο, παρά το πόσο συνηθισμένο είναι αυτό, δεν φαίνεται να είναι μια αποτελεσματική μακροπρόθεσμη στρατηγική.
«Αν αναλύσουμε τα γονιδιώματα διαφορετικών φυτικών γενεαλογικών γραμμών, βλέπουμε πολύ λίγα στοιχεία για διπλασιασμούς ολόκληρου του γονιδιώματος που έχουν επιβιώσει μακροπρόθεσμα», δήλωσε ο ερευνητής στο ZME Science.
Αυτή η στρατηγική δεν φαίνεται να λειτουργεί μακροπρόθεσμα - εκτός από όταν τα πράγματα γίνονται πραγματικά άσχημα.
Η ανάλυση του γονιδιώματος
Οι ερευνητές ανέλυσαν 470 γονιδιώματα ανθοφόρων φυτών, χρονολογώντας 132 αρχαία συμβάντα διπλασιασμού ολόκληρου του γονιδιώματος. Διαπίστωσαν ότι αυτά τα συμβάντα διπλασιασμού δεν ήταν διασκορπισμένα τυχαία στο χρόνο.
Αντ' αυτού, συγκεντρώθηκαν γύρω από μερικά από τα πιο ταραχώδη κεφάλαια της πρόσφατης ιστορίας της Γης: την εξαφάνιση Κρητιδικής-Παλαιογένης (η εξαφάνιση των δεινοσαύρων), το Θερμικό Μέγιστο Παλαιοκαινικού-Ηωκαινικού (όταν η Γη έκαιγε) ή τη Μετάβαση Ηωκαινικού-Ολιγοκαινικού (μια άλλη σημαντική εξαφάνιση).
Το εύρημα προσφέρει έναν νέο τρόπο να σκεφτούμε την πολυπλοειδία. Τις περισσότερες φορές, ο διπλασιασμός ενός γονιδιώματος μπορεί να αποτελεί βάρος. Αλλά κατά τη διάρκεια περιβαλλοντικών αναταραχών, μπορεί να γίνει σανίδα σωτηρίας.
Ο διπλασιασμός του γονιδιώματός σας μπορεί να προκαλέσει προβλήματα. Τα κύτταρα μπορεί να αναπτύσσονται διαφορετικά και η αναπαραγωγή σας μπορεί να επηρεαστεί. Τα πολυπλοειδή μπορεί να έχουν μειωμένη γονιμότητα και το ίδιο το γονιδίωμα μπορεί να βρεθεί σε αναταραχή. Αλλά κατά τη διάρκεια αναταραχών, η κατάσταση αλλάζει. Ένα διπλασιασμένο γονιδίωμα δίνει στην εξέλιξη περισσότερη πρώτη ύλη για να δουλέψει. Τα επιπλέον αντίγραφα γονιδίων μπορούν να λειτουργήσουν ως αντίγραφα ασφαλείας, καθιστώντας τα φυτά πιο ανεκτικά σε επιβλαβείς μεταλλάξεις και ξαφνικά σοκ όπως η ξηρασία, το κρύο, η ζέστη, το αλάτι, το σκοτάδι ή τα διαταραγμένα οικοσυστήματα. Ορισμένα διπλασιασμένα γονίδια μπορούν να συνεχίσουν να κάνουν τις παλιές τους δουλειές, ενώ άλλα εξελίσσουν νέους ή ισχυρότερους ρόλους απόκρισης στο στρες.
Βοήθησε ο διπλασιασμός του γονιδιώματος τα φυτά να επιβιώσουν από την εξαφάνιση των δεινοσαύρων;
Ολόκληρος ο διπλασιασμός του γονιδιώματος συμβαίνει κυρίως στα φυτά, αλλά μπορεί να συμβεί και στα ζώα, για παράδειγμα σε έντομα, αράχνες, αμφίβια και ψάρια. Υπήρξαν ακόμη και δύο αρχαίες WGD στον πρόγονο των σπονδυλωτών, λέει ο Van de Peer. «Αν αναλύσετε το γονιδίωμα των σπονδυλωτών, συμπεριλαμβανομένων των ανθρώπων, θα δείτε τα υπολείμματα των WGD περίπου 500 εκατομμύρια χρόνια πριν».
Αλλά τα θηλαστικά και τα πτηνά (και τα πτηνά είναι ζωντανοί δεινόσαυροι) δεν φαίνεται να ανέχονται αυτό το είδος διπλασιασμού του γονιδιώματος με τον ίδιο τρόπο που κάνουν τα φυτά. Η πιθανή εξήγηση του Van de Peer είναι τα φυλετικά χρωμοσώματα. Ο διπλασιασμός των συστημάτων φυλετικών χρωμοσωμάτων μπορεί να διαταράξει την ανάπτυξη τόσο σοβαρά που το αποτέλεσμα δεν είναι βιώσιμο.
Ρωτήσαμε τον Van de Peer αν ο διπλασιασμός του γονιδιώματος βοήθησε τα φυτά να επιβιώσουν από τον κατακλυσμό που εξαπέλυσε ο αστεροειδής που έφερε την εξαφάνιση του αστεροειδούς.
«Τα πολυπλοειδή φυτά μπορεί να είναι καλύτερα στη φωτοσύνθεση», είπε ο Van de Peer. «Έτσι, μετά την πρόσκρουση του μετεωρίτη, μπορεί κανείς να φανταστεί ότι ένα πολυπλοειδές θα μπορούσε ακόμα να συλλάβει το λίγο φως, ενώ τα διπλοειδή δεν μπορούν».
Ελπίδες για το κλίμα
Η μελέτη μπορεί επίσης να έχει ένα σημαντικό μάθημα για σήμερα. Εάν τα αρχαία πολυπλοειδή ήταν πιο πιθανό να εγκατασταθούν κατά τη διάρκεια κλιματικών σοκ, τότε η σημερινή κλιματική κρίση μπορεί για άλλη μια φορά να κλίνει την εξέλιξη προς τους οργανισμούς με διπλασιασμένο γονιδίωμα. Οι συγγραφείς συνδέουν ρητά τα ευρήματά τους με τη σύγχρονη κλιματική αλλαγή και την ταχεία υπερθέρμανση του πλανήτη.
Ο Van de Peer προχωρά ένα βήμα παραπέρα: η φύση μπορεί να επιλέξει περισσότερα πολυπλοειδή έναντι των μη πολυπλοειδών, επειδή αυτό φαίνεται να έχει κάνει και πριν. Οι συγγραφείς αποκαλούν τα πολυπλοειδή «ελπιδοφόρα τέρατα», δανειζόμενοι μια παλιά εξελικτική φράση για οργανισμούς που φαίνονται απροσάρμοστοι υπό κανονικές συνθήκες, αλλά μπορεί να ευδοκιμήσουν όταν οι συνθήκες αλλάζουν.
«Σε δύσκολες περιβαλλοντικές περιόδους, τα πολυπλοειδή φαίνεται να έχουν μεγαλύτερες πιθανότητες επιβίωσης», καταλήγει ο ερευνητής.
www.worldenergynews.gr
