Saguaro og andre tårnhøje kaktusser har en forvrænget historie

Besøgende til Mexico og det sydvestlige USA kan ikke undgå at stå i ærefrygt for den ensomme og majestætiske saguaro, de tårnhøje klynger af orgelpibekaktus og Bajas cardón, den passende navngivne "elefant"-kaktus. Saguaroen alene kan vokse til en højde på mere end 75 fod.

Forskere har nu sekventeret de komplette genomer af fire af disse søjleformede kaktus, og fandt, til deres overraskelse, at deres familieforhold ikke er så ligetil, som deres former antyder.

Ifølge Noah Whiteman, en UC Berkeley lektor i integrativ biologi, der er medforfatter til et papir, der vises i denne uge i tidsskriftet Proceedings of the National Academy of Sciences , kaktus-slægtstræet og især kæmpekaktuserne - den gigantiske saguaro, orgelpibe, senita og cardón, også kaldet den mexicanske kæmpekaktus - har været meget svære at spore. Findes kun i Amerika, kaktusser har tilpasset sig en bred vifte af miljøer, med et nuværende antal på 1, 438 arter. Alligevel er videnskabsmænd uenige med en faktor 10 om, hvor mange slægter af kaktus disse arter repræsenterer.

Dette er til dels fordi de samme egenskaber - sukkulens og en søjleform, for eksempel - synes at have udviklet sig separat i forskellige slægter:det, der er kendt som parallel evolution.

I undersøgelsen, ledet af Whitemans kolleger ved University of Arizona og Universidad Nacional Autónoma de México, forskerne skabte individuelle familietræer af hvert gen, der deles på tværs af alle arter. De fandt ud af, at deres historier blev forvansket som et resultat af lange generationer - saguaro-kaktusser kan leve 150 år eller mere - hvilket gør det vanskeligt at forstå forholdet mellem arterne selv med fuldstændig genomisk information.

De bestemte, imidlertid, at nogle ligheder, som det saftige kød, der gør nogle kaktusser til en god nødkilde til vand, skyldes ældgamle gener, der blev tilbageholdt af nogle kaktusser, men tabt af andre. Hvad der lignede parallel evolution, hvor nogle arter får nye gener og nye funktioner, var faktisk bare det tilfældige tab af gener i alle de andre arter.

Resultaterne kan have konsekvenser for disse kaktus skæbne, som mister levesteder på grund af menneskelig udvikling i tørre områder i Amerika.

"Mange arter er truede, og det faktum, at vi ikke forstår deres forhold, gør dette fyldt, " sagde Whiteman, som også er fakultetsmedlem med Center for Computational Biology og tilknyttet University og Jepson Herbaria og Museum of Vertebrate Zoology.

Værket omhandler også en nyligt erkendt komplikation i fortolkningen af ​​udviklingen af ​​alle planter og dyr.

"Kun med hel-genom-sekventering var vi i stand til at se dette mønster af ufuldstændig linjesortering, kaldet hemiplasi, som overfladisk ligner konvergent eller parallel evolution, eller homoplasi, " sagde han. "Det er et vigtigt fremskridt, fordi man kan forveksle sådanne mønstre som beviser for parallel evolution på molekylært niveau, som er et varmt emne i evolutionær biologi lige nu."