Specijalisti za hladnoću biljaka poput žlica dobro su se prilagodili hladnoj klimi ledenog doba. Kako su se hladni i topli periodi smenjivali, razvili su brojne vrste koje su takođe rezultirale proliferacijom genoma.
Evolucioni biolozi sa univerziteta u Hajdelbergu, Notingemu i Pragu proučavali su uticaj koji ovo umnožavanje genoma ima na adaptivni potencijal biljaka. Rezultati pokazuju da poliploidi — vrste sa više od dva seta hromozoma — mogu imati akumulaciju strukturnih mutacija sa signalima za moguću lokalnu adaptaciju, omogućavajući im da zauzmu ekološke niše iznova i iznova.
Rod kašikarice iz porodice Brassicaceae odvojio se od svojih mediteranskih rođaka pre više od deset miliona godina. Dok su se njihovi direktni potomci specijalizovali kao odgovor na stres od suše, kašikari, ili latinska Cochlearia, osvojili su hladna i arktička staništa na početku ledenog doba pre 2,5 miliona godina. U svojim ranijim studijama, istraživači pod rukovodstvom prof. dr Markusa Koha istraživali su kako su Cochlearia u više navrata bile sposobne da se prilagode na brzo smenjivanje hladnih i toplih perioda tokom poslednja dva miliona godina.
Između ostalog, novostvorene biljke prilagođene hladnoći razvile su odvojene genske fondove koji su dolazili u kontakt jedni sa drugima u hladnim regionima. Razmena gena je dovela do populacija sa više skupova hromozoma. Sa veličinom njihovog genoma koja se stalno smanjivala, oni su tada mogli da zauzmu hladne ekološke niše iznova i iznova.
Ipak, objašnjava prof. Koh, do sada se samo malo znalo o genomskim mehanizmima i potencijalu koji omogućavaju biljkama da se prilagode brzim promenama u okruženju.
„Ovo je još neobičnije jer je većina naših najvažnijih useva poliploidna i stoga ima više skupova hromozoma. Upravo ova činjenica je rezultat snažne selekcije tokom procesa uzgoja i selekcije“, navodi prof. Koh, čiji je „Biodiverzitet i Plant Sistematics“ istraživačka grupa je sa sedištem u Centru za proučavanje organizama Univerziteta u Hajdelbergu.
U trenutnom istraživanju pod rukovodstvom prof. dr Levi Ianta, sekvencioniran je diploidni referentni genom sa dva seta hromozoma vrste alpske kašike, Cochlearia ekcelsa i rekonstruisan takozvani pan genom. On spaja različite sekvence genoma i stoga pokazuje genetske varijacije između pojedinaca i drugih vrsta. U tu svrhu analizirano je više od 350 genoma različitih vrsta Cochlearia sa različitim brojevima hromozoma.
„Iznenađujuće, rezultati pokazuju da poliploidi zapravo pokazuju genomske strukturne varijante sa signalima za moguću lokalnu adaptaciju češće nego diploidne vrste“, objašnjava prof. Jant, istraživač evolucione genomike na Univerzitetu u Notingemu (Velika Britanija).
Ove strukturne mutacije su prikrivene dodatnim kopijama genoma i stoga su u određenoj meri zaštićene od selekcije, jer akumulacija strukturnih varijanti takođe može dovesti do gubitka funkcije. Sa svojim modelima, međunarodni istraživački tim je dalje bio u mogućnosti da pokaže da se strukturne varijante specifične za poliploide takođe pojavljuju u samim regionima gena koji bi mogli da igraju značajnu ulogu u budućim klimatskim adaptacijama.
Detaljna analiza genomskih podataka pokazala je da se ovde uglavnom radi o biološkim procesima klijanja semena ili otpornosti na bolesti biljaka, kaže dr Filip Kolar, koji sprovodi istraživanja na Karlovom univerzitetu u Pragu i na Češkoj akademiji nauka.
Međutim, verovatno je malo verovatno da će vrsta Cochlearia koja se danas nalazi u centralnoj Evropi na kraju preživeti klimatske promene, kako naglašava prof. Koh.
„Pogotovo diploidna Cochlearia ekcelsa ne može da migrira dalje u višim i hladnijim predelima u austrijskim planinama, pošto je ova vrsta kašičarke u izvesnoj meri već stigla do vrhova“, objašnjava on.
Istraživači su, međutim, pokazali da ceo genski fond, posebno kod specijalista za poliploidnu prehladu, može da preživi, posebno u severnim regionima Zemlje. Evoluciona istorija ovih biljaka krstaša na taj način daje uvid u to kako bi biljke mogle da se nose sa klimatskim promenama u budućnosti.
