Rośliny potrafią „przyspieszyć” ewolucję. To może pomóc przetrwać susze

Okazało się, że część populacji przetrwała ekstremalną, czteroletnią suszę w Kalifornii właśnie dzięki bardzo szybkim zmianom genetycznym. Wyniki badań opublikowano w czasopiśmie Science.

Susza, która powinna zniszczyć populacje

Badania prowadzono w naturalnych populacjach roślin w Oregonie i Kalifornii. Naukowcy monitorowali je przez ponad dziesięć lat, obserwując, jak reagują na zmieniające się warunki środowiskowe.

Jak podkreślają badacze, kroplik jest rośliną bardzo wrażliwą na brak wody – w warunkach doniczkowych bez podlewania może obumrzeć w ciągu kilku dni. Tym większym zaskoczeniem było to, że wiele naturalnych populacji przetrwało wyjątkowo długą i intensywną suszę.

Kluczową rolę odegrała zdolność do szybkiej ewolucji.

„Ratunek ewolucyjny” w praktyce

Pierwszym autorem badania jest Daniel Anstett. Jak wyjaśnia naukowiec, populacje, które przetrwały suszę i się odbudowały, były jednocześnie tymi, które ewoluowały najszybciej.

Zjawisko to określane jest jako ratunek ewolucyjny (ang. evolutionary rescue). Polega ono na tym, że szybkie zmiany genetyczne pozwalają populacji dostosować się do gwałtownie zmieniających się warunków środowiska.

Dotychczas takie procesy potwierdzano głównie w modelach teoretycznych oraz eksperymentach laboratoryjnych. Opisywane badanie jest jednym z pierwszych przykładów udokumentowania tego zjawiska w naturalnych populacjach roślin.

Genetyczna „kryształowa kula”

Naukowcy zauważyli, że już przed suszą w populacjach kroplika istniała duża zmienność genetyczna. To właśnie ona umożliwiła części roślin szybkie przystosowanie do nowych warunków.

Co więcej, analiza genów pozwoliła przewidzieć odbudowę populacji nawet kilka lat wcześniej.

Zdaniem badaczy takie podejście może w przyszłości pomóc lepiej prognozować, które gatunki mają największe szanse przetrwać zmiany klimatu.

Jak rośliny przystosowały się do suszy

Wstępne analizy wskazują, że zmiany genetyczne mogą być powiązane z różnicami w funkcjonowaniu aparatów szparkowych liści.

Aparaty szparkowe regulują:

• stopień otwierania się liści,
• utratę wody przez roślinę,
• pobieranie dwutlenku węgla podczas fotosyntezy.

Naukowcy przypuszczają, że to właśnie modyfikacje w tych mechanizmach pomogły roślinom ograniczyć straty wody w czasie suszy. Konkretne geny odpowiedzialne za te cechy nie są jednak jeszcze znane.

Wnioski ważne dla ochrony przyrody

Zdaniem badaczy odkrycie może pomóc lepiej zrozumieć, w jaki sposób rośliny i inne organizmy reagują na zmiany klimatu, szczególnie na ekstremalne zjawiska, takie jak długotrwałe susze.

Jednocześnie naukowcy podkreślają, że obserwacje dotyczą tylko jednego gatunku. Potrzebne są dalsze badania, aby sprawdzić, czy podobne mechanizmy występują także u innych roślin.

Obecnie zespół badawczy analizuje, jak niedawne zmiany ewolucyjne wpływają na odporność populacji na kolejne zjawiska klimatyczne.