Πολλά ανθοφόρα φυτά έχουν διπλασιασμένα γονιδιώματα, κάτι που ενδέχεται να τα βοήθησε να εξελιχθούν και να ανταποκριθούν σε ακραίο στρες σε περιόδους περιβαλλοντικών αναταράξεων.
Ο διπλασιασμός του γονιδιώματος έχει συμβεί σε πολλά ανθοφόρα φυτά, όπως το purple gromwell.
Επιπλέον αντίγραφα των γενετικών οδηγιών μπορεί να βοήθησαν τα ανθοφόρα φυτά να επιβιώσουν από μαζικές εξαφανίσεις, ανάμεσά τους και από την καταστροφή που σήμανε το τέλος των δεινοσαύρων.
Νέα ευρήματα δείχνουν ότι τα αγγειόσπερμα –ανθοφόρα φυτά όπως οι μαργαρίτες, τα χόρτα και τα οπωροφόρα δέντρα– ενδέχεται να επέζησαν από μεγάλες περιβαλλοντικές και οικολογικές αναταράξεις στην προϊστορία της Γης χάρη σε γονιδιώματα που διπλασιάστηκαν κατά λάθος. Συνήθως, τέτοια επιπλέον γονιδιώματα αποτελούν εξελικτικό βάρος, όμως σε χαοτικές περιόδους ίσως βοήθησαν τα αγγειόσπερμα να ευδοκιμήσουν και να εξελιχθούν στην κυρίαρχη φυτική ζωή που βλέπουμε σήμερα.
Συνήθως, οι οργανισμοί που αναπαράγονται σεξουαλικά έχουν δύο αντίγραφα των χρωμοσωμάτων τους, ένα από κάθε γονέα. Όμως τα φυτά –και ειδικά τα αγγειόσπερμα– συχνά έχουν περισσότερα από δύο, μια κατάσταση που ονομάζεται πολυπλοειδία και προκύπτει όταν το γονιδίωμα δεν μειώνεται στο μισό στα αναπαραγωγικά κύτταρα. Φυτά όπως οι πατάτες και ορισμένες ποικιλίες σιταριού έχουν τέσσερα αντίγραφα των χρωμοσωμάτων τους. Άλλα μπορεί να έχουν οκτώ ή και περισσότερα.
Το ένα τρίτο των σημερινών αγγειοσπέρμων είναι πολυπλοειδές, λέει ο Hengchi Chen από το Πανεπιστήμιο του Göttingen στη Γερμανία. Ωστόσο, προηγούμενες αναλύσεις της βαθιάς εξελικτικής ιστορίας της πολυπλοειδίας έδειχναν ότι οι παλιές διπλασιάσεις είναι σχετικά σπάνιες.
«Οι περισσότεροι πολυπλοειδικοί οργανισμοί εξαφανίστηκαν κατά τη διάρκεια της μακροχρόνιας εξέλιξης», λέει ο Chen.
Ο ίδιος και οι συνεργάτες του θέλησαν να μάθουν γιατί πολλές διπλασιάσεις γονιδιώματος στα αγγειόσπερμα χάθηκαν πριν από εκατομμύρια χρόνια και γιατί άλλες ρίζωσαν. Ανέλυσαν τα γονιδιώματα 470 ειδών αγγειοσπέρμων για να κατασκευάσουν ένα εξελικτικό δέντρο. Σε περίπου 150 εκατομμύρια χρόνια εξέλιξης, η ομάδα εντόπισε και χρονολόγησε 132 περιπτώσεις κατά τις οποίες τα γονιδιώματα είχαν διπλασιαστεί στο μακρινό παρελθόν.
Οι διπλασιασμοί αυτοί συγκεντρώνονταν σε εννέα προϊστορικές περιόδους, ανάμεσα σε 108 εκατομμύρια και 14 εκατομμύρια χρόνια πριν. Σχεδόν όλες συνέπιπταν με μεγάλα περιβαλλοντικά ή γεωλογικά γεγονότα, όπως η κλιματική αλλαγή, οι μεταβολές στα επίπεδα του οξυγόνου ή οι μαζικές εξαφανίσεις – ανάμεσά τους και η πρόσκρουση αστεροειδούς στο τέλος της Κρητιδικής Περιόδου, που εξαφάνισε τους μη πτηνούς δεινοσαύρους. Σε περιόδους παγκόσμιας αναταραχής, τα πολυπλοειδή φυτά φαίνεται πως γνώρισαν άνθηση.
Τις περισσότερες φορές, η πολυπλοειδία μπορεί να είναι σημαντικό μειονέκτημα, περιορίζοντας την ανάπτυξη ή καθιστώντας δύσκολη ή και αδύνατη την επιτυχημένη αναπαραγωγή με μη πολυπλοειδείς συγγενείς. Όμως οι περίοδοι αναταραχής ίσως έθεσαν τις βάσεις για την απρόσμενη επιτυχία των πολυπλοειδών φυτών μέσω πολλών παραγόντων που συνέκλιναν.
Για παράδειγμα, η ακραία ζέστη ή το ακραίο ψύχος μπορεί να αύξησαν τις πιθανότητες ενός σφάλματος κατά την αναπαραγωγή, λέει ο Chen, ενισχύοντας έτσι εξαρχής τον ρυθμό της πολυπλοειδίας. Τα πολυπλοειδή φυτά μπορεί επίσης να έχουν αυξημένη αντοχή σε παράγοντες στρες όπως η ξηρασία και η έκθεση σε αλάτι, ενώ τα επιπλέον γονίδιά τους ίσως αποκτούν νέες λειτουργίες σε έναν κόσμο που αλλάζει γρήγορα. Επιπλέον, τα μεταβαλλόμενα οικοσυστήματα δημιουργούν νέες ευκαιρίες όταν οι ανταγωνιστές εξαφανίζονται.
«Το αρχικά μικρό, πολυπλοειδές άτομο που κρύβεται στη γωνία του πληθυσμού αποκτά με κάποιο τρόπο πρόσβαση σε περισσότερους πόρους και μπορεί επίσης να έχει αυτό το πλεονέκτημα για την αντοχή στο στρες», λέει ο Chen, οδηγώντας σε μεγαλύτερη επιβίωση.
Ο ίδιος σημειώνει ότι τα εξαιρετικά ευέλικτα, πλεονάζοντα γονιδιώματα των αγγειοσπέρμων μπορεί να είναι το κλειδί για την επιτυχία τους ως ομάδας.
Η Pamela Soltis από το Florida Museum of Natural History στο Gainesville θέλει να δει πώς θα επηρέαζαν τα αποτελέσματα ένα μεγαλύτερο δείγμα και μια ευρύτερη ποικιλία ειδών αγγειοσπέρμων. «Παρότι αυτή η ανάλυση είναι τεράστια σε σχέση με προηγούμενες εργασίες, τα 470 είδη εξακολουθούν να είναι μόνο ένα πολύ μικρό μέρος των ειδών αγγειοσπέρμων», λέει.
Το σύνολο πλησιάζει τις 400.000, όμως νέα γονιδιώματα γίνονται διαθέσιμα με «πολύ γρήγορο ρυθμό», λέει η Soltis.
Cell DOI: 10.1016/j.cell.2026.04.008
