وربما ساعدت مضاعفة جينوماتها النباتات على النجاة من الانقراض الجماعي

وربما ساعدت نسخ إضافية من التعليمات الجينية النباتات المزهرة على النجاة من الانقراضات الجماعية، بما في ذلك الكارثة التي قضت على الديناصورات.

تشير النتائج الجديدة إلى أن كاسيات البذور – النباتات المزهرة مثل الإقحوانات والأعشاب وأشجار الفاكهة – ربما نجت من الاضطرابات البيئية والبيئية الكبرى في عصور ما قبل تاريخ الأرض بفضل الجينومات المكررة عن طريق الخطأ. عادة، تشكل مثل هذه الجينومات الفائضة عبئًا تطوريًا، ولكن خلال فترات الفوضى ربما ساعدت كاسيات البذور على الازدهار في الحياة النباتية المهيمنة التي نراها اليوم.

عادة، الكائنات الحية التي تتكاثر جنسيا لديها نسختان من الكروموسومات الخاصة بها، واحدة من كل والد. لكن النباتات – وخاصة كاسيات البذور – غالبًا ما تحتوي على أكثر من اثنين، وهي حالة تسمى تعدد الصيغ الصبغية، ناتجة عن فشل الجينوم في الانخفاض إلى النصف في الخلايا التناسلية. تحتوي النباتات مثل البطاطس وبعض أصناف القمح على أربع نسخ من الكروموسومات الخاصة بها. والبعض الآخر قد يكون لديه ثماني نسخ أو أكثر.

يقول هينجتشي تشن من جامعة جوتنجن في ألمانيا إن ثلث كاسيات البذور اليوم هي متعددة الصبغيات. لكن التحليلات السابقة للتاريخ التطوري العميق لتعدد الصبغيات تشير إلى أن التكرارات القديمة نادرة إلى حد ما.

يقول تشين: “لقد انقرضت معظم الكائنات متعددة الصبغيات خلال التطور طويل الأمد”.

أراد هو وزملاؤه معرفة سبب تضاؤل ​​العديد من نسخ الجينوم في كاسيات البذور منذ ملايين السنين ولماذا ترسخت جذور أخرى. وقاموا بتحليل جينومات 470 نوعًا من كاسيات البذور لتطوير شجرة تطورية. وعلى مدار ما يقرب من 150 مليون سنة من التطور، اكتشف الفريق وأرخ 132 مناسبة عندما تضاعفت الجينومات منذ فترة طويلة.

تجمعت هذه الازدواجية في تسع فترات ما قبل التاريخ بين 108 مليون و 14 مليون سنة مضت. وتزامنت جميعها تقريبًا مع أحداث بيئية أو جيولوجية كبرى، مثل تغير المناخ، أو تغير مستويات الأكسجين، أو الانقراض الجماعي – بما في ذلك تأثير الكويكب في نهاية العصر الطباشيري الذي قتل الديناصورات غير الطيور. في أوقات الفوضى العالمية، بدا أن النباتات متعددة الصبغيات قد بلغت ذروتها.

في معظم الأحيان، يمكن أن يكون تعدد الصبغيات عيبًا كبيرًا، حيث يعيق النمو أو يجعل من الصعب أو المستحيل التزاوج بنجاح مع الأقارب غير متعددي الصبغيات. لكن أوقات الاضطراب ربما مهدت الطريق لنجاح غير متوقع للنباتات متعددة الصبغيات من خلال عوامل متعددة تتلاقى معًا.

على سبيل المثال، قد تكون الحرارة أو البرودة الشديدة قد زادت من فرص حدوث خلل أثناء التكاثر، كما يقول تشين، مما يشجع معدل تعدد الصبغيات الصبغية على الارتفاع في المقام الأول. يمكن أن تتمتع polyploids أيضًا بقدرة معززة على مقاومة عوامل الإجهاد مثل الجفاف والتعرض للملح، وقد تطور جيناتها الإضافية وظائف جديدة في عالم سريع التغير. علاوة على ذلك، فإن النظم البيئية المتغيرة توفر فرصًا جديدة مع اختفاء المنافسين.

يقول تشين: “الفرد البسيط متعدد الصبغيات الذي يختبئ في زاوية من السكان يحصل بطريقة ما على المزيد من الموارد، ويمكن أن يتمتع أيضًا بميزة اللياقة البدنية لمقاومة التوتر”، مما يؤدي إلى مزيد من البقاء على قيد الحياة.

ويقول إن الجينومات الزائدة والمرونة للغاية لنباتات كاسيات البذور قد تكون مفتاح نجاحها كمجموعة.

تشعر باميلا سولتيس ـ من متحف فلوريدا للتاريخ الطبيعي في غينزفيل ـ بالفضول لمعرفة مدى تأثير أخذ عينات أكبر على تنوع أوسع من أنواع كاسيات البذور على النتائج. وتقول: “على الرغم من حقيقة أن هذا التحليل ضخم مقارنة بالأعمال السابقة، إلا أن 470 نوعًا لا تزال تمثل جزءًا صغيرًا جدًا من أنواع كاسيات البذور”.

ويقترب العدد الإجمالي من 400 ألف، لكن الجينومات الجديدة أصبحت متاحة “بوتيرة سريعة جدًا”، كما يقول سولتيس.