Velikost genomu čistých papradí se nezměnila 180 milionů let • Elena Naimarková • Vědecké zprávy o "prvcích" • Evoluce, paleontologie, genetika

Velikost genomu čistých papradí se nezměnila 180 milionů let

Osmunda asiatica (Osmundastrum), Asijský nebo skořicový Osmund (Purest), je jednou z primitivních kapradin, která představuje základ fylogenetického stromu pravých kapradin. Foto z kupauriceriver.org

Švédští vědci podrobně zkoumali zkažené kapradiny jedinečného stavu zachování. Tyto fosilie patří k jednomu ze živých rodu. Také vzhledem k tomu, že buňky s jádry a chromozomy jsou dokonale viditelné ve fosilizovaných pozůstatcích, bylo možné odhadnout velikost genomu starých zástupců tohoto rodu. Byl asi stejný jako u moderních příbuzných. To znamená, že po dobu 180 milionů let tyto kapradiny zachovaly jak specifické vnější vlastnosti, tak množství genetického materiálu, aniž by se ztratily nebo násobily. Tento příklad extrémního evolučního konzervatismu poskytne příležitost pochopit, proč některé organismy zpomalují své evoluční běh, přeměňují se na živé fosílie.

Geologové z Univerzity Lund (Švédsko) a Švédské muzeum přirozené historie ve Stockholmu předvedli úžasné údaje o struktuře buněk fosilních papradí ve věku 182 milionů let (ložiska Dolního Juraje). Podařilo se jim zvážit nejen strukturu tkání fosilních kapradin, ale také to, co je uvnitř buněk.

Jedinečné detaily struktury jsou zachovány díky extrémně rychlé fosilizaci. Zbytky rostlin byly pochovány ve velmi porézní vulkanické půdě. Hydrotermální roztoky nasycené kalcium volně procházely póry v půdě. Proto byly buněčné a tkáňové struktury nahrazeny vápenatými solemi, které nemají čas (nebo dokonce začínající) degradovat. Takový závěr byl učiněn proto, že hostitelská hornina má zcela odlišné složení. Je složen z normálních vulkanických minerálů – hlinitokřemičitany s vysokým obsahem železa a hořčíku. Je zřejmé, že mineralizace rostlinných zbytků nebyla způsobena pomalým vyluhováním kationtů a aniontů z mateřské horniny, ale díky již existujícím roztokům nasycených solí. Paleontologové mají štěstí!

Vzhledem k tomu, že pozůstatky kapradin měly perfektně rozlišitelnou buněčnou a tkáňovou morfologii, bylo zjištěno, že lze zjistit i rod. Patří do rodu Osmundastrum: toto je moderní rod (nebo podrod, nazývá se "čistý"), který je podkladem pro phylogenetický strom pravých kapradin (Osmundaceae). Jedná se o druh stabilní morfologie těchto čistě barevných – 180 miliónů let nestačilo k tomu, aby to změnilo.

Sopečná hornina apartmánu Djupadal (Jurassic Age) je skrytá lesní vegetací. Vypadá neznatelně, ale obsahuje bohatý komplex fosilní flóry. Fotografie od atthetornquist.se

Ale to není všechno: u těchto vzorků jsou v buňkách viditelné jádra s nukleoly a cytoplazma s inkluzemi a organely a buněčné a jaderné membrány. Některé buňky se "zachycují" během dělení buněk: husté chromozomy se liší, jaderné membrány (profáze) se rozpouštějí v jiných buňkách a chromozomy se rozdělují podél buněčného rovníku (metafáze), nebo rozkládající se chromozomy zmrazí uprostřed buněčných pólů (anafáze). Byly nalezeny také buňky, které byly v procesu apoptózy: toto bylo posuzováno zvláštním tvarem buněčných jader. Před námi je doslova "živá" fosilie!

Vlevo: průřez kapradinovým oddenkem Osmunda Asiatic; vpravo: průřez fosilní Jurassic kapradí (délka měřítka 500 mikronů). Fotografie z plantsystematics.org a z diskuzovaného článku v Věda

Toto vynikající uchování umožnilo vyvodit závěr o genetickém obsahu buněčných jader. Bohužel je nemožné dostat se do DNA těchto kapradin, ale můžete odhadnout velikost jejich genomu. Vztah mezi velikostí jádra a množstvím DNA je známý.Proto velikost jádra může být odhadnuta z velikosti jádra.

Závislost objemu jádra na množství DNA v buňkách meristémových výhonků. Rozvrh od I. Šimové, T. Herben, 2012. Geometrické omezení bylinných rostlin

Vědci přesně změřili všechny buněčné mezifázové jádra meristému, které byly ve vzorku zjištěny (jejich průměr, obvod, oblast), a porovnaly je s odpovídajícími parametry moderního čistého povrchu. Byly překvapivě blízko.

Vzorky moderních (vlevo nahoře) a fosilních (dole vlevo) Zástupci čistě čistí: mají nejen podobnou morfologii, ale také kvantitativní parametry buněčných jader: obvod jádra (v centru) a mezní plocha jádra (vpravo). Obrázek z diskutovaného článku v Věda

To znamená, že jejich velikost genomu byla přibližně stejná jako u jejich moderních příbuzných. Již 180 milionů let se nejen morfologie nezměnila, ale množství genetického materiálu zůstalo stejné.

Kapradiny byly čisté mimořádné evoluční slimáky. Je možné na základě tohoto příkladu uvést, že neexistuje žádný vývoj? Samozřejmě není možné, ale tento příklad poskytuje vynikající příležitost pochopit, jaké jsou živé fosilie – stabilní evoluční památky.

Zdroj: B. Bomfleur, S. McLoughlin, V. Vajda.Fosilizované jádra a chromozomy odhalují 180 milionů roků genomické stáze u králíků // Věda. 2014. V. 343, str. 1376-1377.

Elena Naimarková


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: :???: :?: :!: