Χωρίς φυτά στη γη...

Τα φύκια παρέχουν ενδείξεις για 600 εκατομμύρια χρόνια εξέλιξης των φυτών.Εικόνα σε μικροσκόπιο ενός από τους πλησιέστερους συγγενείς φυκιών των φυτών της γης, ενός μονοκύτταρου φυκιού που ονομάζεται Mesotaenium endlicherianum (20 μικρόμετρα αντιστοιχούν σε 0,02 χιλιοστά). Από: Tatyana Darienko

Εξέλιξη δικτύου φυτών: 600 εκατομμύρια χρόνια καταπόνησης

Χωρίς φυτά οι άνθρωποι δεν θα μπορούσαν να ζήσουν στη Γη. Από τα βρύα μέχρι τις φτέρες και τα χόρτα και τα δέντρα, τα φυτά είναι η τροφή μας, η ζωοτροφή και η ξυλεία μας. 

Όλη αυτή η ποικιλομορφία προέκυψε από έναν πρόγονο φυκιών που κατέκτησε τη γη πριν από πολύ καιρό. Η επιτυχία των χερσαίων φυτών προκαλεί έκπληξη γιατί είναι ένας βιότοπος με προκλήσεις. Στην ξηρά, οι γρήγορες αλλαγές στις περιβαλλοντικές συνθήκες οδηγούν σε στρες και τα φυτά έχουν αναπτύξει έναν περίτεχνο μοριακό μηχανισμό για την αίσθηση και την απόκριση. 

Τώρα, μια ερευνητική ομάδα με επικεφαλής το Πανεπιστήμιο του Γκέτινγκεν συνέκρινε φύκια και φυτά που εκτείνονται σε 600 εκατομμύρια χρόνια ανεξάρτητης εξέλιξης και εντόπισε ένα κοινό δίκτυο απόκρισης στο στρες χρησιμοποιώντας προηγμένες βιοπληροφορικές μεθόδους. Τα αποτελέσματα δημοσιεύτηκαν στο Nature Communications .

Οι πλησιέστεροι συγγενείς φυκιών των χερσαίων φυτών είναι τα νηματοειδή και μονοκύτταρα συζευγμένα φύκια, τα zygnematophytes [ζυγνηματόφυτα] . Αυτή η ομάδα οργανισμών έχει λάβει μεγάλη προσοχή γιατί όταν οι ερευνητές συνέκριναν δεδομένα σχετικά με φυτά της ξηράς με δεδομένα σχετικά με αυτά τα φύκια, μπορούσαν να εντοπίσουν τα πρώτα φυτά στην ξηρά.

Ένα από τα μεγάλα ερωτήματα είναι πώς τα πρώτα φυτά της γης ξεπέρασαν τους επίγειους στρεσογόνους παράγοντες.

Για να το ανακαλύψει, η ομάδα παρήγαγε εκατοντάδες δείγματα από ένα σύστημα μοντέλων βρύων και δύο ζυγνηματόφυτα φύκια που προκλήθηκαν από περιβαλλοντικούς στρεσογόνους παράγοντες που βρέθηκαν στη στεριά.

Χρησιμοποιώντας αλληλουχία υψηλής απόδοσης των ενεργών γονιδίων και τη διαμόρφωση προφίλ των ενώσεων που παράγονται από τα βρύα και τα φύκια υπό πίεση, απέκτησαν μια ολοκληρωμένη εικόνα του πώς αντιδρούν οι οργανισμοί στις προκλήσεις σε μια χρονική πορεία αρκετών ωρών.

Συνδυάζοντας την εξελικτική ανάλυση με τη στατιστική μοντελοποίηση και τις μεθόδους μηχανικής μάθησης, προβλέφθηκε ένα κοινό δίκτυο γονιδιακής ρύθμισης.

Ο καθηγητής Jan de Vries, από το Πανεπιστήμιο του Γκέτινγκεν, ο οποίος ηγήθηκε της έρευνας, εξηγεί: «Μια από τις μεγάλες εκπλήξεις ήταν ότι βρήκαμε πολλά υψηλά συνδεδεμένα γονίδια -- γνωστά ως κόμβοι- στο δίκτυο που μοιράζονται αυτοί οι πολύ διαφορετικοί οργανισμοί που στην πραγματικότητα χωρίστηκαν μεταξύ τους με εξελικτικούς όρους πριν από περίπου 600 εκατομμύρια χρόνια.

«Τώρα έχουμε ένα ολοκληρωμένο σύνολο δεδομένων από αντιδράσεις στο στρες, που συνδυάζει γενετικές και βιοχημικές πληροφορίες που μπορούν να διερευνηθούν περαιτέρω για τον φυσιολογικό αντίκτυπό τους στη φυτική ποικιλότητα», προσθέτει ο Δρ Tim Rieseberg, πρώτος συγγραφέας της μελέτης και επίσης στο Πανεπιστήμιο του Γκέτινγκεν.

Γεωδίφης με πληροφορίες από το sciencedaily

Το υλικό παρέχεται από το Πανεπιστήμιο του Γκέτινγκεν . 

Tim P. Rieseberg, Armin Dadras, Tatyana Darienko, Sina Post, Cornelia Herrfurth, Janine M. R. Fürst-Jansen, Nils Hohnhorst, Romy Petroll, Stefan A. Rensing, Thomas Pröschold, Sophie de Vries, Iker Irisarri, Ivo Feussner, Jan de Vries. Time-resolved oxidative signal convergence across the algae–embryophyte divide. Nature Communications, 2025; 16 (1) DOI: 10.1038/s41467-025-56939-y

https://www.sciencedaily.com/releases/2025/03/250310134211.htm

https://ista.ac.at/en/news/when-plant-roots-learned-to-follow-gravity/