Løsning af den evolutionære historie for de nærmeste algeslægtninge til landplanter

Et internationalt hold af videnskabsmænd ledet i fællesskab af universiteterne i Göttingen og Köln har dechifreret zygnematophytes evolutionære historie. Deres resultater afslører de interne forhold i denne gruppe af alger ved hjælp af state-of-the-art fylogenomiske analyser og identificerer fremkomsten af ​​alger multicellularitet. Resultaterne er blevet publiceret i artiklen "A phylogenomically informed five-order system for the closest relatives of landplants," i tidsskriftet Current Biology .

Landplanter er ekstremt forskellige med hensyn til deres struktur og repræsenterer de mest komplekse fotosyntetiske organismer. Deres nærmeste slægtninge, de konjugerende grønne alger (Zygnematophyceae), har i stedet meget enklere kropsplaner. Disse alger er enten encellede eller danner uforgrenede filamenter, som traditionelt blev brugt til groft at klassificere disse alger i encellede og filamentøse taxa. Zygnematophyceae omfatter omkring 4.000 arter og udviser en fascinerende morfologisk mangfoldighed - fra de smukke desmider til trådformede arter, der er ansvarlige for damskum.

Den videnskabelige interesse for denne algegruppe er i øjeblikket meget stor, fordi forskning i de senere år har afsløret, at disse alger er de nærmeste slægtninge til landplanter. Forskerne var overraskede over dette fund, da zygnematophyt-kroppsplanerne er mindre komplekse end andre alger, som før fejlagtigt blev anset for at være de nærmeste slægtninge til landplanter. Det faktum, at Zygnematophyceae divergerede fra deres sidste fælles forfader med planter for omkring 550 millioner år siden og siden da kortlagde deres egen evolutionære vej, kan være årsagen til denne markante morfologiske splittelse.

Holdet af forskere brugte hundredvis af gener til at indsamle titusindvis af de molekylære karakterer, som kunne bruges til at udlede de dybe forhold inden for Zygnematophyceae. "Taxonomien af ​​disse alger har været et uløst problem i årtier, da analyser med enkelte eller få gener ikke havde magten til at løse gamle evolutionære spaltninger. Nu introducerer vi et fylogenetisk informeret fem-ordens system af zygnematophytes, som vil hjælpe videnskabsmænd at navigere i den evolutionære mangfoldighed af disse alger," sagde Dr. Sebastian Hess (University of Cologne).

Ydermere gav det nye datasæt grundlag for statistiske analyser, som gjorde det muligt for forskerne at rekonstruere det mest sandsynlige mønster af kropsplanevolution i denne vigtige klasse af alger. Disse analyser tyder på, at den sidste fælles forfader til zygnematophytes var en encellet alge, og at filamentøs vækst opstod flere gange uafhængigt i disse alger.

Professor Dr. Jan de Vries (Universitetet i Göttingen) siger:"Udviklingen af ​​disse alger havde en dybtgående indvirkning på livet på jorden. Nutidens landplanter har kunstfærdige flercellede legemer, der udgør langt størstedelen af ​​biomassen på landjorden. Forskning i de nærmeste algeslægtninge giver os mulighed for at udlede træk som kropsplanen for den sidste fælles forfader, der deles af landplanter og alger, og de evolutionære stier, der er kortlagt siden deres divergens."

En anden vigtig del af undersøgelsen var genopdagelsen af ​​Mougeotiopsis, en trådalge, som oprindeligt blev beskrevet for omkring 120 år siden og ikke er blevet undersøgt siden da. Denne alge mangler pyrenoider, kloroplastunderstrukturerne hjælper CO₂ fiksering under fotosyntese, og som forskerne viser, repræsenterer endnu en evolutionær gren af ​​zygnematophytes, der viser flercellet vækst.

Anna Busch (Universitetet i Köln), som studerede algen ved hjælp af lysmikroskopi, forklarede:"Den fylogenetiske position af Mougeotiopsis kom som en stor overraskelse. Trådalgen er tættest beslægtet med simple, encellede arter, og den har ingen pyrenoider. Dette er exceptionel for alle andre kendte zygnematophytes."

Den evolutionære historie af Mougeotiopsis markerer en af ​​de fem fremkomster af ægte filamentøs vækst i Zygnematophyceae. "Sådanne indsigter og den nye fylogenomiske ramme er grundlæggende for tilstrækkeligt at udføre fremtidige sammenlignende analyser og for at udlede udviklingen af ​​cellulære træk og kropsplaner fra alger til planter," sagde de Vries. + Udforsk yderligere

Gammel slægt af alger, der har vist sig at omfatte fem 'kryptiske' arter