Eine Pflanze, die „nicht sterben kann“ enthüllt ihre genetischen Geheimnisse

Vor etwa 86 Millionen Jahren verdoppelte sich nach einem Fehler bei der Zellteilung das gesamte Wieluchia-Genom während einer Periode zunehmender und anhaltender Dürre in der Region – möglicherweise bildete es die Namib-Wüste selbst, Tao Wan, Botanikerin im Fairy Lake Botanical Garden in Shenzhen, China, und Hauptautorin der Studie. Er sagte, dass „extremer Stress“ oft mit Genomduplikationsereignissen verbunden ist.

Dr. Leech, ein Co-Autor der Studie, fügte hinzu, dass die doppelten Gene auch von ihren ursprünglichen Funktionen befreit werden und möglicherweise neue übernehmen.

Dr. Wan sagte jedoch, dass die Beschaffung von mehr genetischem Material mit Kosten verbunden sei. „Die Hauptaktivität des Lebens ist die DNA-Replikation. Wenn Sie also ein großes Genom haben, braucht es wirklich Energie, um das Leben zu erhalten“, besonders in einer so rauen Umgebung.

Erschwerend kommt hinzu, dass ein großer Teil des Willwichia-Genoms „nicht signifikante“ selbstreplizierende DNA-Sequenzen sind, die als reverse Transposons bezeichnet werden. Jetzt muss dieser Müll repliziert und repariert werden“, sagte Dr. Leech.

Forscher entdeckten vor 1 bis 2 Millionen Jahren eine „Explosion“ der Transposon-Aktivität, wahrscheinlich aufgrund von erhöhtem Temperaturstress. Aber um dem entgegenzuwirken, wurde das Willwichia-Genom umfangreichen genetischen Veränderungen unterzogen, die unerwünschte DNA durch einen Prozess namens DNA-Methylierung zum Schweigen bringen.

Dr. Wan sagte, dass dieser Prozess zusammen mit anderen selektiven Kräften das Volumen und die Kosten der aktiven Wartung der Welwitschia-Replikations-DNA-Bibliothek erheblich reduziert hat und ihr „ein effizientes, kostengünstiges Genom“ verleiht.

Die Studie ergab auch, dass Wielwichia andere genetische Veränderungen auf den Blättern versteckt hat.

Das durchschnittliche Blatt einer Pflanze wächst aus den Spitzen der Pflanze oder den Spitzen ihres Stängels und ihrer Zweige. Dr. Wan sagte, dass die ursprüngliche Spitze der Wachstumswieluchia abstirbt und die Blätter stattdessen aus einem schwachen Bereich der Pflanzenanatomie namens Basalgewebe fließen, der die Pflanze mit neuen Zellen versorgt. Eine große Anzahl von Kopien oder eine erhöhte Aktivität einiger Gene, die an einem effizienten Stoffwechsel, Zellwachstum und Stressresistenz in dieser Region beteiligt sind, können dazu beitragen, dass diese Region unter starkem Umweltstress weiter wächst. In einer sich zunehmend erwärmenden Welt können die genetischen Lehren von Wielwichia den Menschen helfen, widerstandsfähigere und weniger durstige Pflanzen anzubauen.