Hvordan Snapdragons holder deres farve:Skiltetrick afslører evolutionær mekanisme

En undersøgelse af farvemønstre blandt vilde blomster i en bjergdal har givet et fingerpeg om, hvordan naturen styrer grundlæggende evolutionære ændringer i alle arter.

Holdet fra John Innes Center, der studerer snapdragons ( Antirrhinum majus ) afslørede et nyt evolutionært "trick", der favoriserer farveskemaer, der tydeligst viser en blomsts indgangspunkt til bestøvende bier.

Et papir offentliggjort i dag afslører, at den nyligt udviklede genetiske mekanisme, kendt som en hårnål, er blevet identificeret i naturen for første gang. Professor Enrico Coen fra John Innes Center siger, det overraskede holdet "fuldstændigt".

"Vi har studeret disse antirrhinum-populationer i 17 år, og vi var forbløffede over dette, "sagde han." Dette er en ny slags evolutionær mekanisme, der var blevet gættet på, men ingen havde faktisk vist, at det foregik i naturen."

"Hvis du nogensinde har undret dig over, hvorfor dyr og planter er forskellige - så udvikler denne opdagelse vores forståelse af, hvordan naturen opretholder variation ved at få arter til at se forskellige ud fra hinanden."

Opdagelsen kom fra et underligt sted i Pyrenæerne, hvor to populationer af snapdragon -arter konvergerer:en magenta med gule højdepunkter (Antirrhinum pseudomajus), en gul med magenta highlights (Antirrhinum striatum).

Mellem disse to typer er en hybridzone, hvor blomster viste blandede træk fra nabopopulationerne. Gennem analyse af deres gener, Professor Coens gruppe konkluderede, at blomster i dette område producerede færre frø og afkom sammenlignet med naboer på begge sider.

De tydelige farveforskelle mellem populationerne indikerede, at noget forhindrede de gener, der påvirker farven, i at sprede sig blandt befolkningerne.

Holdet fokuserede deres undersøgelse på et gen kaldet SULF, som fokuserer det gule pigment i løvedrager. I magenta løvemund, genet skaber den lille gule highlight, der tydeligt markerer indgangspunktet for bier.

Alle blomster markerer deres indgangspunkter til bestøvere. Den mest effektive, anvende farvekombinationer, der giver dem mulighed for at skille sig ud. Bestøvere foretrækker blomster med tydeligt signerede indgangspunkter, giver en evolutionær fordel til dem med god skiltning.

Nye genetiske teknikker brugt af Dr. Desmond Bradley ved John Innes Center afslørede overraskelsesstrukturen i genomet, hvor to kopier af genet havde "vendt" for at skabe hårnålen.

Yderligere undersøgelser viste holdet, at hårnålen genererer små RNA'er (den kemiske fætter til DNA), som begrænser magentablomsternes produktion af gult pigment.

Professor Tamas Dalmay fra University of East Anglia, hvis forskning bidrog til undersøgelsen, sagde "Vi vidste, at små RNA'er regulerede genekspression, fordi der er hundredvis af såkaldte mikro-RNA'er i planter. Disse mikro-RNA'er producerer et enkelt lille RNA, og de spiller en vigtig rolle. rolle i planteudvikling. det er første gang, vi fangede en hårnål, der blev til et mikro-RNA, hvor de små RNA'er driver udviklingen af ​​en egenskab i naturen."

Undersøgelse af populationsgenetik viste, at hårnålen var til stede i magentablomsterne, fundet i nogen grad i hybridzonen og var fraværende i de gule populationer.

Teamet mener, at eksistensen og distributionen af ​​den nye mekanisme er tegn på et for nylig udviklet naturfænomen. Ved at kontrollere visse egenskaber, det opretholder variationen af ​​to populationer, der uafhængigt har fundet på en løsning for reproduktiv succes.

"Det er ligesom en grænsekontrol, holde grænsen der, " forklarer professor Coen:"Generne af farve i dette tilfælde gul får ikke lov til at passere fra en population til en anden.

"Den historiske forskel mellem sektionerne på begge sider af dalen opretholdes af naturlig udvælgelse i hybridzonen."

Snapdragons fik deres almindelige navn på grund af blomsternes lighed med ansigtet på en drage, der åbner og lukker munden, når den bliver klemt. Disse resultater vil interessere de mange gartnere, der dyrker snapdragons for at give et stænk af farve i urteagtige border.

Samlet set, de tilføjer en dyb indsigt i naturen af ​​evolution og forandring i planter, dyre- og menneskelige populationer.