Carex angustisquama ist eine Segge, eine grasähnliche Pflanze, die auf Vulkanfeldern wächst. Es ist eine eigenständige Art von Carex, aber warum? Koki Nagasawa und Kollegen untersuchten die Gene der Pflanze, um zu sehen, wie der Genfluss mit ihren nahen Verwandten funktioniert. Sie fanden heraus, dass es das nicht war C. angustisquama war von Natur aus von seinen Schwesterarten isoliert. Stattdessen war es die feindliche Umgebung, die es Heimat nannte, die eine physische Barriere für den Genfluss bildete.

Man muss ein Auge fürs Detail haben, um daran zu arbeiten Carex Taxonomie. Es gibt über 2000 Arten, von denen viele Hybriden sein können. Ein Grund dafür könnten ihre sein Holozentrische Chromosomen. Wenn sich Zellen teilen, verbinden sich Spindelmikrotubuli mit Kinetochoren im Chromosom, um es in eine Tochterzelle zu ziehen. In den meisten Zellen sitzen die Kinetochoren im Zentromer, einem zentralen Abschnitt des Chromosoms. In einem holozentrischen Chromosom sind diese Kinetochoren über das Chromosom verteilt. Ein holozentrisches Chromosom kann dank dieser verteilten Kinetochoren immer noch in eine Tochterzelle gebracht werden, wenn etwas das Chromosom zerstört. Diese holozentrischen Chromosomen ermöglichen Carex leicht Hybriden zu bilden. Carex passt sich auch gut an lokale Lebensräume an.

Carex angustisquama lebt in einem ungewöhnlichen Lebensraum. Es lebt in Solfatara-Feldern. Diese haben ihren Namen vom Vulkan, Solfatara, berühmt für seinen Schwefel. Für Botaniker sind die Fumarolen, vulkanische Schlote, die kontinuierlich Schwefelgase in die Umgebung speien, das kritische Element eines Solfatara-Feldes. Das Sulfid säuert den Boden an, und die angesäuerten Böden weisen erhöhte Konzentrationen von Al auf³⁺, das für Pflanzen giftig ist. C. angustisquama dominiert die giftigsten Bereiche.

C. angustisquama bildet Hybriden mit einigen anderen Arten von Carex. Nagasawa und Kollegen wollten wissen, wie die Genome aussehen C. angustisquama und seine Schwesterarten interagierten. „Interspezifische Hybridisierung zwischen C. angustisquama und seine eng verwandten Arten impliziert das Vorhandensein eines interspezifischen Genflusses, der zur Anpassung von beitragen kann C. angustisquama auf Solfatara-Felder über die Introgression neuartiger Gensets von Hybriden mit transgressiven Phänotypen, die in keinem Elternteil vorhanden sind“, schreiben sie. „Daher ist es entscheidend zu bestimmen, ob ein Genfluss zwischen C. angustisquama und verwandten Arten stattfindet, um die Evolutionsgeschichte des Extremophyten in Solfatara-Feldern zu verstehen.“

Das Team sammelte zunächst genotypische Daten von nuklearen Mikrosatelliten, um die genetische Struktur zu untersuchen C. angustisquama und drei Hybriden. „Diese Daten boten Einblicke in den zeitgenössischen Genfluss zwischen C. angustisquama und andere Elternarten“, schreiben die Wissenschaftler. „Dann führten wir eine populationsdemografische Analyse durch, um die Richtung und das Ausmaß des historischen Genflusses zwischen hybridisierenden Arten abzuleiten. Schließlich haben wir das historische Genflussmuster unter mehreren abgeleitet Carex Arten, die in verschiedenen Lebensräumen wachsen, um die Faktoren zu untersuchen, die das Genflussmuster zwischen den ökologisch unterschiedlichen Arten bestimmen.“

„In unserer Bayes'schen Clustering-Analyse, die darauf abzielte, die genetische Zusammensetzung von drei Hybridarten aufzudecken, wurden die meisten Hybridindividuen in die F₁ genotypische Klasse und die verbleibenden wenigen Individuen wurden als in der ersten Rückkreuzungsgeneration identifiziert. Ähnliche Ergebnisse wurden aus dem hybriden Dreiecksdiagramm basierend auf S und H erhalten_I, was die Dominanz früher Hybridgenerationen und die asymmetrische Hybridisierung in offenbart C. angustisquama bei allen Hybridarten. Daher bildeten alle Hybridarten kein Nicht-F₁ oder Nicht-BC1_Kann Hybridderivate, und somit war der interspezifische Genfluss über diese Hybride begrenzt.“

Dieser fehlende Genfluss ist für die Evolutionsgeschichte interessant C. angustisquama. Typischerweise versorgt der Genfluss Pflanzen mit mehr Genen, mit denen sie arbeiten können. Mehr Gene zu haben, gibt Pflanzen normalerweise mehr Möglichkeiten, Umgebungen zu bewältigen. Die Autoren bemerken, dass sie die Hybriden an mehreren Stellen finden konnten, also gab es keinen Grund C. angustisquama konnte keine neuen Gene einbringen. Es lebt jedoch in einer extremen Umgebung und ist an ganz besondere Bedingungen angepasst. Das Einbringen neuer Gene könnte das Gleichgewicht im Genom stören. Nagasawa und Kollegen fügen hinzu, dass sie das herausgefunden haben C. angustisquama hat eine der geringsten genetischen Vielfalt unter Wildpflanzen.

Diese Fehlanpassungstheorie wird durch die Ergebnisse von Nagasawa und Kollegen gestützt. Sie haben festgestellt, dass es kein Problem für Carex Hybriden zu bilden. Die Hybriden waren jedoch alle frühe Generationen. Es schien keine langfristige Lebensfähigkeit für Hybriden zu geben. Entweder sie adoptierten C. angustisquama's Gene, oder ihre Nachkommen starben aus. Aus diesem Grund argumentieren die Autoren, dass die Segregation von Mikrohabitaten der Hauptgrund für die Segregation ist C. angustisquama von anderen Arten.

Diese Ergebnisse stimmen mit Carex Arten anderswo. Anscheinend Carex ist eine entschlossene Segge, die in der Lage ist, alles zu nutzen, was ein Mikrohabitat bieten kann.