Las duplicaciones del genoma juegan un papel importante en el desarrollo de formas y estructuras de organismos vegetales y sus cambios a lo largo de largos períodos de evolución. Los biólogos de la Universidad de Heidelberg bajo la dirección del Prof.Dr. Marcus Koch hicieron este descubrimiento en su investigación de la familia Brassicaceae.Para determinar el alcance de las diferentes variaciones a lo largo de 30 millones de años, analizaron las 4.000 especies de esta familia de plantas e investigaron a nivel de género su diversidad morfológica con respecto a todos sus rasgos característicos. Los resultados de esta investigación fueron publicados en la revista Comunicaciones de la naturaleza .
La forma externa de una planta, también conocida como su morfología, depende notablemente de factores ambientales y sus influencias. Esto es cierto en escalas de tiempo cortas de desarrollo individual, así como a largo plazo en una escala evolutiva. "Una especie de plantasiempre representa solo una parte de la posible amplitud de la variación morfológica en la evolución, lo que permite que las líneas evolutivas relacionadas se estudien como un grupo por su disparidad morfológica ", destaca el profesor Koch, quien dirige el grupo de investigación Biodiversidad y Sistemática de Plantas en el Centro deEstudios Organismales COS de la Universidad de Heidelberg. El alcance de esta disparidad puede verse como un potencial evolutivo para las adaptaciones a entornos alterados y una diferenciación asociada.
Para medir la variación morfológica, los investigadores registraron primero los rasgos característicos de las 4.000 especies de Brassicaceae en una lista de verificación que describe la identidad y las correlaciones de las especies. Luego, construyeron un árbol genealógico a nivel de género a partir de la secuenciación de datos de ADN de la próxima generación para visualizar yprobar la dinámica evolutiva subyacente. El árbol facilita el estudio de rasgos complejos y su desarrollo a lo largo de la evolución y los coloca en el contexto de otros procesos y eventos como duplicaciones del genoma o cambios importantes en las tasas de especiación. Duplicaciones del genoma, que es elmultiplicación de todo el genoma en una célula, describe un proceso excepcional en plantas terrestres para hacer disponible una variabilidad genética adicional.
"Un resultado sorprendente de nuestro estudio es que no hay una innovación clave con respecto a las características morfológicas estudiadas. Los rasgos de carácter cambian constantemente y parecen ensamblarse arbitrariamente una y otra vez. Las viejas líneas evolutivas hacen uso del potencial morfológico ende una manera diferente, pero no difieren entre sí en términos de su disparidad. De esta manera, la evolución puede proceder de manera rápida y divergente ", afirma Marcus Koch.
Estos patrones están asociados con duplicaciones del genoma, que reflejan los componentes genéticos, así como un rápido aumento de las tasas de especiación como expresión de la presión de selección de entornos pasados y cambiantes. En consecuencia, las Brassicaceae actuales exhiben más del 40 por ciento de especies poliploides, que experimentó duplicaciones del genoma y porta un conjunto múltiple de cromosomas ". Eso significa que una especie como el berro thale, Arabidopsis thaliana, ha pasado por al menos tres duplicaciones del genoma en el curso de la evolución de las plantas con flores en los últimos 160 millones de años.Sin embargo, esta especie todavía tiene solo diez cromosomas porque los genomas deben estabilizarse posteriormente y, por lo general, reducirse a largo plazo ", explica el profesor Koch.
La investigación se realizó principalmente en el marco del programa prioritario de DFG "Soluciones vegetales evolutivas a los desafíos ecológicos" SPP 1529. Los datos están disponibles en una base de datos de acceso público.
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Materiales proporcionado por Universidad de Heidelberg . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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