Logo bio-infomedia.ro

Cum au cucerit lumea plantele cu flori

  • 5 iulie 2021
  • Ecologie
Flori
Plantele cu flori sunt de neegalat în privința numărului și diversității. | Foto: MICHAEL MARQUAND/GETTY IMAGES
  • Forța motrice care a permis plantelor cu flori să aibă un succes atât de mare și să fie atât de diverse a fost reducerea mărimii genomurilor lor.
  • Conform unei numărători din anul 2016, există peste 295.000 de specii de plante cu flori și doar 1.000 de specii de gimnosperme, majoritatea dintre ele fiind conifere.

Jurasicul a fost dominat de dinozauri, conifere și ferigi. Însă în urmă cu aproximativ 140 de milioane de ani, la începutul Cretacicului, plantele cu flori au apărut pe scenă și au ocupat fiecare colț al planetei. Această înflorire bruscă a planetei a amenințat teoria evoluției a lui Darwin, care postula un proces gradual. Naturalistul a numit această evoluție "un mister abominabil".

Recent, un nou studiu publicat în PLOS de către Kevin Simonin, de la Universitatea de Stat din San Francisco și Adam Roddy, de la Universitatea Yale, oferă o explicație surprinzătoare.

Forța motrice care a permis plantelor cu flori să aibă un succes atât de mare și să fie atât de diverse a fost reducerea mărimii genomurilor lor. Aceasta permis ca plantele să aibă celule mai compacte. Dotarea frunzelor cu pori respiratori (stomate) și cu nervuri ramificate a permis plantelor cu flori să aibă a rată de fotosintezei de trei ori mai mare decât cea a ferigilor și să crească mult mai repede.

Nu puteau face aceasta fără o infrastructură potrivită, spune Tim Brodribb, de la Universitatea din Tasmania, cercetător în domeniul evoluției plantelor, dar care nu a fost implicat în studiu. Aceasta le-a permis să invadeze întreaga planetă.

Simonin și Roddy sugerează că abilitatea plantelor cu flori de a-și micșora genomurile nu a dus numai la o infrastructură mai bună, ci a constituit și un motor pentru diversitatea lor explozivă.

Timp de secole, botaniștii au crezut că răspunsul la misterul abominabil al lui Darwin a fost floarea însăși. Deoarece florile promovează încrucișarea între indivizi neînrudiți și se bazează pe diferite specii de animale pentru răspândirea polenului, ele reprezintă un motor pentru diversitate.

Însă acest răspuns nu explică modul în care plantele cu flori și-au dezvoltat rezistența.

În afara florilor, plantele cu flori prezintă alte două trăsături evidente. Una dintre aceste trăsături este reprezentată de celulele lor micșorate. Acestea sunt de 10-100 de ori mai mici decât la ferigi, iar cele mai mici celule sunt cele din jurul stomatei, unde funcționează ca valve pentru închiderea și deschiderea porului.

Genomurilor lor sunt și ele mai mici. Ideea că dimensiunea nucleului, care încapsulează genomul, este ceea ce determină dimensiunea celulei nu este nouă. La plante, fungi și animale a fost observată a relație între dimensiunea nucleului și dimensiunea generală a celulei.

Simonin și Roddy s-au întrebat dacă reducerea mărimii genomului a fost ceea ce a permis plantelor cu flori să-și micșoreze celulele. Pentru a vedea dacă această relație se păstrează la 400 de specii de ferigi, gimnosperme și plante cu flori, cercetătorii au analizat datele despre mărimea celulelor stomatelor, densitatea stomatelor, densitatea nervurilor frunzelor și mărimea genomului. Rezultatele au confirmat ipoteza: cu cât genomul este mai mic, cu atât dimensiunea celulelor este mai redusă, iar densitatea stomatelor și nervurilor este mai mare.

Cea mai mare variație a fost observată chiar la plantele cu flori. O floare japoneză rară, Paris japonica, deține cel mai mare genom de pe planetă, format din 150 de miliarde de perechi de baze. La celălalt capăt al scalei, planta carnivoră Genlisea aurea deține cel mai mic genom din rândul plantelor cu flori, format din 63 de milioane de perechi de baze. Aceasta este o variație de 2.300 de ori. Iar pe măsură ce mărimea genomului variază, la fel se întâmplă și cu mărimea nucleului și cu dimensiunile celulei.

Autorii sugerează că această capacitatea de a varia mărimea genomului, prin abandonarea celei mai mari părți a ADN-ului nefuncțional, a permis plantelor să-și modifice dimensiunile celulelor în funcție de condițiile din mediul înconjurător. Această abordare explică nu numai rezistența plantelor cu flori, ci și diversitatea lor uriașă. Conform unei numărători din anul 2016, există peste 295.000 de specii de plante cu flori și doar 1.000 de specii de gimnosperme, majoritatea dintre ele fiind conifere.

Însă în timp ce găsirea unei corelații între mărimea genomului și cea a celulei este intrigantă, aceasta nu dovedește că una o determină pe cealaltă. Pentru a-și dovedi teoria, oamenii de știință se reîntorc la examinarea înregistrărilor fosile. Dacă avem dreptate, ne așteptăm să observăm reducerea dimensiunii genomului chiar înainte de creșterea densității nervurilor.

Source Sursa: cosmosmagazine.com
Text: Elizabeth Finkel



Din aceeași categorie