Mezinárodní tým vědců odhalil v genomu orlíčku odlišnou evoluci jednoho ze sedmi chromosomů

25. října 2018

Sdílet na Facebooku Sdílet na Twitteru

Rod orlíček (latinsky Aquilegia) zahrnuje na sedm desítek druhů rostoucích po celé severní polokouli i řadu zahradních hybridních forem pěstovaných pro mimořádně krásné květy. Jejich rozmanitost je výsledkem procesu označovaném v evoluční biologii jako adaptivní radiace, tedy vznik nových druhů v důsledku adaptace na změny prostředí. Vědci z CEITECu Masarykovy univerzity společně s mezinárodním konsorciem, vedeným dr. Magnusem Nordborgem z vídeňského Ústavu Gregora Mendela pro molekulární rostlinnou biologii, uveřejnili genomové sekvence jedenácti druhů orlíčku v časopise eLife.

Výzkumníci zjistili, že všech jedenáct sekvenovaných druhů orlíčků sdílí značnou část genetické proměnlivosti, a to i přes významnou geografickou vzdálenost. Toto zjištění dále podporuje moderní pohled na vznik nových biologických druhů. Ten nemusí být jednoduchým procesem, při němž nový druh vzniká reprodukční izolací jedné z populací druhu stávajícího. Naopak se může jednat o dlouhou a spletitou cestu izolace, zpětného křížení a opětovné reprodukční izolace – s důsledkem mezidruhového sdílení části genetické variability. Výsledky studie nám poskytují lepší představu o tom, jak adaptivní radiace přispěla ke vzniku fascinující rozmanitosti květů orlíčků a jak se rostlinné druhy mohou adaptovat na budoucí změny klimatu.

Sekvenování genomu orlíčků také vedlo k nečekanému zjištění, že jeden ze sedmi chromosomů se vyvíjel odlišně. Tento chromosom má méně genů a více nekódujících sekvencí než zbývající chromosomy, od kterých se také odlišuje dvojnásobnou sekvenční diverzitou. Výzkumná skupina Martina A. Lysáka z CEITECu MU přispěla k cytogenomické identifikaci a charakterizaci tohoto zvláštního chromosomu zjištěním, že daný chromosom nese (mimo jiné) početné kopie genů kódující molekuly ribosomální RNA. „S výjimkou pohlavních chromosomů je to zřejmě poprvé, kdy někdo identifikoval rostlinný chromosom vyvíjející se odlišně od těch zbývajících. Víme, že tento chromosom musel vzniknout už před adaptivní radiací orlíčků, ale nevíme, jak vzniknul a jaký je jeho evoluční význam,“ říká Martin Lysák. Vědci se chtějí studiu evoluce tohoto chromosomu dále věnovat.

Zveřejněná studie je příkladem propojení různých směrů v rostlinné biologii. Zatímco populační genetika zkoumá evoluci tak, že se zaměřuje na změny sekvencí DNA v čase, chromosomová biologie studuje evoluční vývoj chromosomů, tedy celých molekul DNA. Výsledky tohoto výzkumu naznačují, že vývoj nových metodických přístupů umožňuje spojit myšlenky z obou  oborů a dozvědět se více o tom, jak se vyvíjejí celé genomy. 

 

Filiault et al. (2018) The Aquilegia genome provides insight into adaptive radiation and reveals an extraordinarily polymorphic chromosome with a unique history (Genomová sekvence orlíčku poskytuje vhled do procesu adaptivní radiace a odhaluje nezvykle polymorfní chromosom s jedinečným příběhem.) eLife: 36426.https://doi.org/10.7554/eLife.36426