Учёные обнаружили новое растение на Шетландских островах

Учёные из Университета Стирлинга обнаружили новый тип растения, произрастающего на Шетландских островах, эволюция которого произошла всего за последние 200 лет.

Это растение является потомком инвазивного вида — мимулюса жёлтого (Mimulus guttatus), который колонизировал Великобританию в викторианскую эпоху. Оно образовалось путём удвоения числа хромосом, известного как дупликация генома или полиплоидия.

Растение, названное «шетландским мимулюсом», имеет жёлтые цветы с мелкими красными пятнами. Оно крупнее типичного мимулюса, а его цветки более открытые.

Исследователи считают открытие значимым, поскольку оно показывает, что крупный эволюционный скачок может произойти у инвазивных видов за короткий период времени, а не за тысячи лет.

Доцент доктор Марио Вальехо-Марин заявил: «Эволюцию часто считают медленным процессом, занимающим тысячи или миллионы лет. Однако мы показываем, что крупный эволюционный шаг может произойти за пару сотен лет».

Команда из отдела биологических и экологических наук Стирлинга совместно с доктором Джеймсом Хиггинсом из Лестерского университета провела исследования после «случайной встречи» с растением во время полевых работ возле Куорффа на Шетландских островах.

Под руководством постдока доктора Виолеты Симон-Поркар они измерили размер генома растения и обследовали 30 популяций мимулюса на Шетландских островах и по всей Великобритании.

Затем растения выращивали в контролируемых условиях и измеряли их вегетативные и цветочные характеристики, чтобы сравнить влияние дупликации генома на морфологию и сроки цветения.

Команда также провела генетический анализ, чтобы исследовать связь нового полиплоидного растения с другими популяциями на Шетландских островах.

Дупликация генома часто встречается в эволюционной истории цветковых растений, и многие сельскохозяйственные культуры, такие как картофель, табак и кофе, являются полиплоидами. Однако редко удаётся наблюдать это явление в недавней истории.

Хотя дупликация генома особенно часто встречается у гибридов разных видов, новое растение удвоило свой геном без гибридизации, и его родителями являются особи одного и того же вида.

Команда из Стирлинга утверждает, что молодые полиплоиды, такие как это растение, дают возможность исследовать ранние стадии важного эволюционного процесса.

Доктор Вальехо-Марин сказал: «Тот факт, что новый полиплоид образовался из инвазивного растения, весьма показателен, учитывая, что деятельность человека перемещает множество видов животных и растений далеко за пределы их естественных ареалов. Это повышает вероятность того, что инвазивные виды могут всё чаще участвовать в крупных биологических процессах, включая формирование новых типов растений и животных».

Он добавил: «Мы обнаружили, что дупликация генома оказывает немедленное влияние на морфологию и жизненную стратегию этого растения. Растения с удвоенной ДНК в клетках производят более крупные цветы, листья, имеют более толстые стебли, но им также требуется больше времени для цветения.

Хотя теория предсказывает такие изменения, продемонстрировать их сложно, поскольку у более старых полиплоидов родительские виды могут отсутствовать или эволюционировать с момента отделения полиплоидной и неполиплоидной линий».

Статья «Recent autopolyploidisation in a wild population of Mimulus guttatus (Phrymaceae)» опубликована в Botanical Journal of the Linnean Society.