Jane Edgeloe und Kollegen von der University of Western Australia und der Flinders University haben die größte botanische Entdeckung des Jahres gemacht. Sie haben den größten Organismus auf dem Planeten gefunden, ein Seegras, das in der Shark Bay lebt. Die Pflanze ist Schleifenkraut, Posidonia australis. Aber nicht nur die Größe ist wichtig. Mit einem geschätzten Alter von viereinhalbtausend Jahren könnte sein Überleben Wissenschaftlern helfen, Erhaltungsmaßnahmen für Seegräser zu planen und mehr Küsten zu schützen. Der Schlüssel kann eine Kombination aus Klonen und Polyploidie sein.
Polyploidie beschreibt die Anzahl der Kopien von Chromosomen, die ein Organismus hat. Sie und ich sind diploid, und wir haben zwei Kopien unserer Chromosomen, eine von unserer Mutter und eine von unserem Vater. Wenn wir unsere Gene weitergeben, geben wir eine dieser Kopien weiter, sodass die Nachkommen immer noch zwei Kopien haben, wenn sie zusammengesetzt werden. Das Seegras in der Shark Bay ist tetraploid, was bedeutet, dass es vier Chromosomen hat. Es hat von beiden Elternteilen das volle Chromosomenpaar geerbt.
Die so genannte Whole Genome Duplication ist für Botaniker von Interesse, da sie die Funktionsweise einer Pflanze radikal verändern kann. Für Pflanzen am Rande des Verbreitungsgebiets einer Art kann es ihnen eine ganze Reihe neuer genetischer Werkzeuge geben, um mit schwierigen Bedingungen fertig zu werden. Der Nachteil ist, dass es ihnen oft neue Probleme bereiten kann. Edgeloe und Kollegen beziehen sich auf die Arbeit von Tomáš Herben und Kollegen darüber, wie sich Polyploide reproduzieren.
Herben und Kollegen untersuchten rund XNUMX Pflanzen, um zu sehen, wie sie sich fortpflanzten. Sie fanden heraus, dass Polyploide bei der sexuellen Fortpflanzung nicht so gut waren. Stattdessen vermehrten sie sich vegetativ. Das heißt, sie haben Klone von sich selbst gezüchtet. Das Team, das das Seegras der Shark Bay untersuchte, wusste, dass es sich um ein Polyploid handelte, und ging aus früheren Arbeiten hervor, die in veröffentlicht wurden AoB PLANTS, Sie wussten, dass es bei der sexuellen Fortpflanzung nicht sehr effektiv war. Also testeten sie die DNA verschiedener Proben, um zu sehen, wie viel Gras in Shark Bay klonal reproduziert wurde.
Das Team nahm Proben von Seegrassprossen aus der gesamten Shark Bay, um einen „Fingerabdruck“ mit 18,000 genetischen Markern zu erstellen. Wenn man sich anschaut, wie dieser Fingerabdruck über die Proben hinweg variierte, würde man ihnen sagen, welche Vielfalt es unter den Pflanzen gab.
„Die Antwort hat uns umgehauen – es gab nur einen!“ Jane Edgeloe sagte in einer Pressemitteilung. „Das ist alles, nur eine Anlage hat sich in Shark Bay über 180 km ausgedehnt und ist damit die größte bekannte Anlage der Erde. Die bestehenden 200km2 von Unkrautwiesen scheinen sich von einem einzigen, kolonisierenden Sämling aus ausgebreitet zu haben.“
Damit umfasst das Werk eine Fläche von rund 20,000 Fußballfeldern (bzw. 47,000 American-Football-Feldern). Das Wissen um das Gebiet, das es bedeckt, und dass es von einer Pflanze stammte, ermöglichte es den Botanikern, sein Alter abzuschätzen. Das Team wusste, dass die Rhizome des Ziergrases zwischen XNUMX und XNUMX Zentimeter pro Jahr wachsen können, aber sie werden nicht kontinuierlich in einer geraden Linie wachsen. Anhand von Beispielen von anderswo schätzen sie, dass diese Pflanze etwa viereinhalbtausend Jahre alt ist, was sie ungefähr so alt macht wie die Große Pyramide von Gizeh. Es ist diese Kombination aus Alter und Gegend, die darauf hindeutet, dass in Shark Bay etwas Außergewöhnliches vor sich geht.
Shark Bay liegt direkt an der Grenze von Posidonia australisReichweite. Darüber hinaus hat Shark Bay seine eigenen lokalen Probleme. Es gibt mehr Verdunstung als Niederschlag und der Fluss vom Meer in die Bucht ist begrenzt. Das bedeutet, dass das Schleifenkraut mit ungewöhnlich salzhaltigen Bedingungen zurechtkommen muss. Das Alter der Anlage bedeutet auch, dass sie mit wechselnden klimatischen Bedingungen zurechtkommen musste.
In ihrer Arbeit führt das Team den Erfolg der Pflanze auf eine hohe Heterozygotie zurück. Heterozygotie ist ein Maß für die verschiedenen Allele oder Versionen von Genen, die ein Organismus hat. Vielleicht haben Sie die Gene für blaue und braune Augen in Ihrer genetischen Ausstattung, oder vielleicht haben Sie nur die Gene für braune Augen. Jede Version Ihres Gens für die Augenfarbe ist ein Allel. Diese Pflanze hat vier Kopien ihrer Gene, so dass sie in einigen Fällen vier verschiedene Allele haben könnte, auf die sie zurückgreifen kann, um mit verschiedenen Umgebungen fertig zu werden.
Es gibt einige potenzielle Probleme bei der Datierung von klonalen Pflanzen, aber diese Entdeckung ist nicht einfach aus dem Nichts aufgetaucht. Es ist Teil einer langen Studie von eine Reihe von Rätseln, die das Seegras der Shark Bay aufwirft. Die Schlussfolgerung, dass das Seegras nur eine Pflanze ist, ist eine Lösung, die für viele dieser Probleme gut geeignet ist.
Die Autoren schließen ihre Arbeit mit den Worten: „Wie genau der polyploide Klon seine Reaktion auf lokale Umweltbedingungen variiert, ist unbekannt und Gegenstand weiterer Forschung, aber seine relative Häufigkeit legt nahe, dass er eine Widerstandsfähigkeit gegenüber variablen und oft extremen Bedingungen entwickelt hat, die dies ermöglichen um jetzt und in der Zukunft zu bestehen.“
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Edgeloe, JM, Severn-Ellis, AA, Bayer, PE, Mehravi, S., Breed, MF, Krauss, SL, Batley, J., Kendrick, GA und Sinclair, EA (2022) „Extensive polyploide Klonalität war eine erfolgreiche Strategie damit sich Seegras in eine neu untergetauchte Umgebung ausdehnen kann“, Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences, 289 (1976), https://doi.org/10.1098/rspb.2022.0538
