Wielkość genomu paproci czystej nie zmieniła się o 180 milionów lat • Elena Naimark • Wiadomości naukowe o "elementach" • Ewolucja, paleontologia, genetyka

Rozmiar genomu paproci czystej nie zmienił się o 180 milionów lat

Osmunda asiatica (Osmundastrum), Azjatycka lub cynamonowa Osmund (Purest), to jedna z prymitywnych paproci, stanowiąca podstawę drzewa filogenetycznego prawdziwych paproci. Zdjęcie z cumauriceriver.org

Szwedzcy naukowcy szczegółowo zbadali skamieniałe paprocie o wyjątkowym stanie zachowania. Te skamieniałości należą do jednego z żywych rodzajów. Ponadto, ze względu na to, że komórki z jądrami i chromosomami są doskonale widoczne w skamieniałych szczątkach, możliwe było oszacowanie wielkości genomu starożytnych przedstawicieli tego rodzaju. Był prawie taki sam jak współczesnych krewnych. Oznacza to, że przez 180 milionów lat paprocie te zachowały zarówno specyficzne cechy zewnętrzne, jak i ilość materiału genetycznego, nie tracąc ani nie rozmnażając się. Ten przykład skrajnego ewolucyjnego konserwatyzmu da możliwość zrozumienia, dlaczego niektóre organizmy spowalniają swój bieg ewolucyjny, przekształcając się w żywe skamieniałości.

Geolodzy z Uniwersytetu w Lund (Szwecja) i Szwedzkiego Muzeum Historii Naturalnej w Sztokholmie przedstawili niesamowite dane na temat struktury kopalnych komórek paproci w wieku 182 milionów lat (złoża jury dolnej). Udało im się rozważyć nie tylko strukturę tkanek paproci kopalnych, ale także to, co znajduje się wewnątrz komórek.

Unikalne szczegóły struktury są zachowane dzięki niezwykle szybkiej fosylizacji. Pozostałości roślin zostały pochowane w bardzo porowatej glebie wulkanicznej. Roztwory hydrotermalne nasycone wapniem swobodnie przepływały przez pory w glebie. W związku z tym struktury komórkowe i tkankowe zastąpiono solami wapnia, nie mając czasu (ani nawet początku) na degradację. Taki wniosek został wyciągnięty, ponieważ skała macierzysta ma zupełnie inny skład. Składa się z normalnych minerałów wulkanicznych – glinokrzemianów o wysokiej zawartości żelaza i magnezu. Oczywiste jest, że mineralizacja pozostałości roślinnych nie wynikała z powolnego wymywania kationów i anionów ze skały macierzystej, ale z powodu już istniejących nasyconych roztworów soli. Paleontolodzy mają szczęście!

Ponieważ pozostałości paproci miały doskonale odróżnialną morfologię komórkową i tkankę, odkrycia można było określić nawet dla rodzaju. Należą do rodzaju Osmundastrum: jest to współczesny rodzaj (lub podrodzaj, nazywane "czystym"), który leży u podstaw drzewa filogenetycznego prawdziwych paproci (Osmundaceae). Jest to rodzaj stabilnej morfologii tych czystych barw – 180 milionów lat nie wystarczyło, aby to zmienić.

Skały wulkaniczne z apartamentu Djupadal (z okresu jurajskiego) są ukryte w leśnej roślinności. Wygląda to niecodziennie, ale zawiera bogaty kompleks flory kopalnej. Zdjęcie z atthetornquist.se

Ale to nie wszystko: w tych próbkach w komórkach widoczne są jądra z jąderkami i cytoplazma z wtrętami i organellami oraz błony komórkowe i jądrowe. Niektóre komórki „uwięziona” w czasie podziału komórki: gęstą chromosomie wyodrębnić w komórkach innych rozpuszczonych błony jądrowej (profaza) i aberracji chromosomowej komórki pokryte równika (metafazy) lub rozbieżnego chromosomie zamrożonej w połowie drogi na biegunach komórki (anafaza). Znaleziono również komórki, które były w procesie apoptozy: zostało to ocenione przez osobliwy kształt jąder komórkowych. Przed nami dosłownie "żyjąca" skamielina!

Po lewej: przekrój kłącza paproci Osmunda Asiatic; po prawej: przekrój skamieniałej jurajskiej paproci (skala długości 500 mikronów). Zdjęcia z plantsystematics.org iz omawianego artykułu w Nauka

Tak doskonała konserwacja pozwoliła wnioskować o genetycznej zawartości jąder komórkowych. Niestety, nie da się dotrzeć do DNA tych paproci, ale można oszacować wielkość ich genomu. Znana jest zależność między wielkością jądra a ilością DNA.Dlatego wielkość jądra można oszacować na podstawie wielkości jądra.

Zależność objętości jądra od ilości DNA w komórkach pędów merystemu. Harmonogram z I. Šimova, T. Herben, 2012. Geometryczne ograniczenia roślin zielnych

Naukowcy dokładnie zmierzyli wszystkie jądra międzyfazowe komórek merystemu, które znaleziono w próbce (ich średnica, obwód, obszar) i porównali je z odpowiednimi parametrami nowoczesnej czystej powierzchni. Byli zaskakująco blisko.

Próbki współczesnych (u góry po lewej) i kopalnych (u dołu po lewej) Przedstawiciele czysto czystego: mają nie tylko podobną morfologię, ale także parametry ilościowe jąder komórkowych: obwód jądra (w środku) i obszar odcięcia rdzenia (po prawej). Rysunek z omawianego artykułu w Nauka

Oznacza to, że ich genom wielkości był mniej więcej taki sam jak ich współczesnych krewnych. Przez 180 milionów lat nie tylko morfologia się nie zmieniła, ale ilość materiału genetycznego pozostała niezmieniona.

Paprocie były czystym, niezwykłym ślimakiem ewolucyjnym. Czy można na podstawie tego przykładu stwierdzić, że nie ma ewolucji? Oczywiście nie jest to możliwe, ale ten przykład stanowi doskonałą okazję do zrozumienia, czym są żywe skamieniałości – stabilne relikty ewolucyjne.

Źródło: B. Bomfleur, S. McLoughlin, V. Vajda.Skamieniałe jądra i chromosomy ujawniają 180 milionów lat zastoju genomu w Royal Ferns // Nauka. 2014. V. 343, P. 1376-1377.

Elena Naimark


Like this post? Please share to your friends:

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: