Keď pred približne 66 miliónmi rokov narazil do Zeme asteroid, ktorý ukončil éru dinosaurov, planéta čelila jednej z najväčších katastrof vo svojej histórii. Vedci odhadujú, že vtedy vyhynulo približne 75 percent všetkých druhov rastlín a živočíchov. Napriek tomu sa niektorým skupinám rastlín podarilo prežiť a následne sa opäť rozšíriť po celej planéte.
Nová vedecká štúdia naznačuje, že dôležitú úlohu pri ich prežití mohla zohrávať zvláštna genetická vlastnosť známa ako polyploidia. Práve tá dnes stojí aj za úspechom viacerých poľnohospodárskych plodín vrátane pšenice.
Video ukazuje, ako mohli rastliny prežiť veľké hromadné vymierania na Zemi a prečo im genetická rozmanitosť mohla pomôcť zvládnuť extrémne podmienky:
Vedci skúmali, prečo majú mnohé rastliny viac genetického materiálu
Výskumníci z belgického centra VIB-UGent sa vo svojej štúdii publikovanej v odbornom časopise Cell zamerali na jav, pri ktorom rastliny získajú viacero kompletných sád chromozómov.
Kým väčšina živočíchov vrátane človeka má dve sady chromozómov, u rastlín sa často vyskytujú tri, štyri alebo ešte vyššie počty. Vedcov zaujímalo, prečo sa tento zdanlivo komplikovaný systém počas evolúcie zachoval.
Pri analýze stoviek druhov rastlín a ich evolučnej histórie zistili, že obdobia zdvojenia alebo znásobenia celého genómu sa často objavovali v časoch veľkých ekologických kríz a masových vymieraní.
Polyploidia mohla zvýšiť šancu na prežitie
Odborne sa tento jav nazýva polyploidia. Ide o stav, keď organizmus obsahuje viac než dve úplné sady chromozómov v každej bunke.
Vedci upozorňujú, že nejde o jednoznačný dôkaz, že práve polyploidia zachránila rastliny pred vyhynutím. Výsledky však naznačujú, že mohla poskytovať významnú evolučnú výhodu počas období prudkých zmien prostredia.
Po dopade asteroidu sa Zem ochladila, do atmosféry sa dostalo obrovské množstvo prachu a výrazne sa znížilo množstvo slnečného žiarenia dopadajúceho na povrch. Pre mnohé organizmy boli takéto podmienky likvidačné. Rastliny s väčšou genetickou rozmanitosťou však mohli mať vyššiu schopnosť prispôsobiť sa novým podmienkam.
Podobný trend vedci pozorujú aj pri ďalších významných klimatických udalostiach v minulosti, vrátane prudkého globálneho otepľovania pred približne 56 miliónmi rokov.
Viac génov prináša výhody aj nevýhody
Mať viacero kópií génov nie je vždy výhodné. Väčší genóm si vyžaduje viac energie a živín na svoju údržbu. Zároveň môže zvyšovať riziko niektorých genetických chýb a ovplyvňovať reprodukciu.
Na druhej strane však dodatočné kópie génov poskytujú organizmom väčšiu flexibilitu. Niektoré gény môžu časom získať nové funkcie alebo pomôcť lepšie zvládať stresové podmienky, ako sú sucho, vysoké teploty či nedostatok živín.
Biológ vysvetľuje, že práve počas období rozsiahlych environmentálnych zmien mohli byť tieto výhody rozhodujúce pre prežitie niektorých rastlinných línií.
Polyploidia je bežná aj v modernom poľnohospodárstve
Dôsledky dávnych genetických zmien vidíme aj dnes. Mnohé hospodárske plodiny sú polyploidné.
Známym príkladom sú banány, ktoré majú tri sady chromozómov. Práve vďaka tomu vytvárajú plody bez vyvinutých semien.
Ešte výraznejším príkladom je pšenica. Moderné odrody pestovanej pšenice môžu obsahovať až šesť sád chromozómov, čo prispieva k ich produktivite a schopnosti prispôsobiť sa rôznym pestovateľským podmienkam.
Mohla by pomôcť aj v boji s klimatickými zmenami
Vedci sa domnievajú, že poznatky o polyploidii môžu byť užitočné aj dnes. Klimatické zmeny prinášajú častejšie suchá, extrémne horúčavy či výkyvy počasia a šľachtitelia hľadajú spôsoby, ako vytvárať odolnejšie plodiny.
Práve rastliny s väčšou genetickou rozmanitosťou môžu mať lepšiu schopnosť reagovať na meniace sa podmienky prostredia. Výskum preto naznačuje, že mechanizmy, ktoré pomáhali rastlinám prežiť veľké katastrofy v dávnej minulosti, môžu zohrávať významnú úlohu aj v budúcnosti.
Namiesto tvrdenia, že rastliny zachránila „genetická chyba“, je preto presnejšie povedať, že zdvojenie alebo znásobenie genómu mohlo niektorým rastlinným skupinám poskytnúť evolučnú výhodu, ktorá zvýšila ich šance na prežitie počas najväčších kríz v dejinách Zeme.
