Ученые секвенировали полные геномы четырех из этих столбчатых кактусов и, к своему удивлению, обнаружили, что их семейные отношения не так просты, как предполагают их формы.По словам Ноа Уайтмана, доцента интегративной биологии Калифорнийского университета в Беркли, который является соавтором статьи, опубликованной на этой неделе в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, о генеалогическом древе кактусов и, в частности, о гигантских кактусах — гигантском сагуаро, Органная труба, сенита и кардон, также называемые мексиканским гигантским кактусом, очень трудно отследить.
Найденные только в Северной и Южной Америке, кактусы адаптировались к широкому спектру сред, в настоящее время насчитывается 1438 видов. Тем не менее, ученые в 10 раз расходятся во мнениях относительно того, сколько родов кактусов представляют эти виды.Отчасти это связано с тем, что одни и те же черты — например, сочность и столбчатая форма — по-видимому, развивались отдельно в разных линиях: так называемая параллельная эволюция.
В ходе исследования, проведенного коллегами Уайтмана из Университета Аризоны и Национального автономного университета Мексики, ученые создали отдельные генеалогические деревья каждого гена, общие для всех видов. Они обнаружили, что их истории были запутаны в результате долгого времени поколений — кактусы сагуаро могут жить 150 лет и более, что затрудняет понимание взаимоотношений между видами даже при наличии полной геномной информации.Однако они определили, что некоторые сходства, такие как сочная плоть, которая делает некоторые кактусы хорошим запасным источником воды, являются результатом древних генов, которые были сохранены одними кактусами, но утрачены другими. То, что выглядело как параллельная эволюция, когда некоторые виды получали новые гены и новые функции, на самом деле было просто случайной потерей генов у всех других видов.
Результаты могут иметь значение для судьбы этих кактусов, которые теряют среду обитания из-за человеческого развития в засушливых районах Америки.«Многие виды находятся под угрозой исчезновения, и тот факт, что мы не понимаем их взаимоотношений, делает это опасным», — сказал Уайтман, который также является преподавателем Центра вычислительной биологии и филиалом Университета и Гербарии Джепсона и Музея естественных наук. Зоология позвоночных.Работа также обращается к недавно признанной сложности в интерпретации эволюции всех растений и животных.
«Только с помощью полногеномного секвенирования мы смогли увидеть этот паттерн неполной клональной сортировки, называемый гемиплазией, который внешне выглядит как конвергентная или параллельная эволюция, или гомоплазия», — сказал он. «Это важное достижение, потому что можно принять такие закономерности за свидетельство параллельной эволюции на молекулярном уровне, что сейчас является горячей темой в эволюционной биологии».