Meer genen, meer bloemen

Een uitgebreide genetische analyse van meer dan 12 soorten planten laat zien dat er twee grote evolutionaire sprongen gemaakt zijn in de wereld van de landplanten. Deze studie van Claude dePamphilis en vele medewerkers toont aan dat er 320 miljoen jaar geleden duplicatie van het genoom plaatsvond in de voorouder van de zaadplanten. De oudst aangetoonde genoomduplicatie tot nu toe was van 135 miljoen jaar geleden.

Duplicatie van het genoom leidt tot polyploīdie, een fenomeen dat bijna de regel is in de huidige plantenwereld. In de dierenwereld bezitten de cellen meestal een diploïde genoom, dat wil zeggen dat er zich van elk chromosoom twee kopieën in de celkern bevinden

Soortvorming door polyploidie

die van vader en moeder geërfd zijn. Bij planten kan dit genoom triploīde, tetraploīde of zelfs meer zijn. In dat geval zijn er resp. drie, vier of meer kopieën van de chromosomen aanwezig. De chromosomen zijn de dragers van de genen. Drie of vier van dezelfde chromosomen betekent ook drie of vier van dezelfde genen. Meerdere genen maakt het van evolutionair oogpunt uit gezien makkelijker te experimenteren met nieuwe functies. Als één gen muteert, dan zijn er nog twee of drie ‘goede’ kopieën over die de oude functie waarborgen. Meerdere genen zijn daardoor vrij te muteren en eventueel nieuwe functies te verkrijgen.

Verdubbeling van chromosomen kan voorkomen wanneer de celdeling verstoord wordt; de kopieën verdelen zich dan niet goed tussen de twee nieuwe cellen. Dit kan kunstmatig veroorzaakt worden bijvoorbeeld door de stof colchicine. De chromosomen verdubbelen zich wel, zoals altijd voorafgaand aan de celdeling, maar de cel deelt zich niet. Zo ontstaat er een tetraploīde cel bijvoorbeeld.

Er werden vele planten op dubbele genen onderzocht, zoals de bloemenproducerende rijst en sorgo (eenzaadlobbigen), papaya en

Amborella

komkommer (tweezaadlobbigen), een mos en een Lycopodiophyta, maar ook vroeg ontstane planten zoals waterlelies en de primitieve Amborella. Zij onderzochten ook de eerste zaadplanten zonder bloemen zoals coniferen, palmvarens en de ginkgo biloba. De studie concludeert dat één duplicatie 200 miljoen jaar plaatsvond, net voor de splitsing van een- en tweezaadlobbigen en dat de andere duplicatie 320 miljoen jaar geleden plaatsvond in de voorouder van de zaadplanten. De duplicatie van deze genomen maakte het ontstaan mogelijk van duizenden nieuwe genen die tot een enorme omwenteling hebben geleid. Deze omwenteling is van groot belang geweest voor het enorme succes van de bedektzadigen (angiospermae).

Uit Physorg.com, Nature, ScienceNow