Lichenul căprioarelor face sex mai mult decât se credea – Nivele neașteptate de diversitate genetică

Lichen de cerb. Credit: Marta Alonso-García

Analiza genetică arată că lichenii căprioarelor se reproduc sexual mai degrabă decât asexual mai des decât credeau cercetătorii.

În nordul Canadei, lichenul căprioarelor se află pe podeaua pădurii. Arată ca mușchiul format din mici ramuri cenușii, dar nu sunt străini: sunt organisme compozite, ciuperci și alge care trăiesc împreună ca unul singur. Acestea reprezintă o mare parte a unei diete de cerbi și așa se numește, iar pădurea se bazează pe ele pentru a muta substanțele nutritive în întregul ecosistem. De asemenea, aceștia, cel puțin în părți din Quebec, au mult mai mult sex decât se așteptau oamenii de știință. Într-un nou studiu în American Journal of Botany, Cercetătorii au descoperit că lichenul căprioarelor pe care le-au examinat avea niveluri neașteptate de diversitate genetică, indicând faptul că lichenii făceau mai multe amestecuri de gene decât ar fi ghicit oamenii de știință.

„Am fost surprinși pentru că această specie de lichen de cerb a fost întotdeauna considerată o specie clonală reproductivă predominant asexuată”, a spus Marta Alonso-García, autorul principal al lucrării și colegiu postdoctoral la Université-Laval din Quebec. „Nu respectă tiparul așteptat”.

Organe de reproducere a lichenului de cerb

Vedere microscopică a organelor de reproducere a lichenului căprioarelor. Credit: Kim Daloise

Lichenii de cerb se leagănă în ambele sensuri: se pot reproduce sexual prin spori sau se pot clona singuri asexuat. Când ciupercile se reproduc sexual, ele trimit structuri asemănătoare rădăcinilor către o ciupercă din apropiere și schimbă informații genetice atunci când ating. Apoi eliberează spori, celule unice care conțin material genetic, care călătoresc prin vânt și se dispersează. Când aterizează, încep să crească și să producă o nouă ciupercă care este diferită genetic de părinții săi. Pe de altă parte, în reproducerea clonală asexuată, o bucată din întreg lichenul (ciuperca și alga), numită talus, este îndepărtată și re-crescută într-un întreg organism care este exact același din punct de vedere genetic identic cu părintele său.

Cele două metode de reproducere au avantaje diferite. „Reproducerea sexuală este foarte costisitoare”, a declarat Felix Grewe, co-director al Centrului de Bioinformatică Grainger al Muzeului Field și coautor al studiului. „Trebuie să-ți găsești partenerul, este mai greu decât să te reproduci asexuat. Dar multe organisme o fac, deoarece atunci când combinați și amestecați trăsături genetice, vă permite să eliminați mutațiile negative pe termen lung, printre alte beneficii. “

Lichen de cerb în pădure

O pădure din Canada mochetată cu lichen de căprioară. Credit: Marta Alonso-García

Cercetătorii au examinat licheni de cerb (Cladonia stellaris) pentru a afla despre tiparele lor genetice. “Obisnuiam sa ADN secvențe pentru a evidenția relațiile genetice dintre populațiile acestui lichen ”, spune Alonso-García. „Am testat dacă indivizii din nordul Quebecului (Golful Hudson) erau genetic diferiți de cei din sud (Parcul National des Grands-Jardins, la două ore de orașul Quebec). În același timp, datorită rolului său important în procesul de colonizare după incendiu, am evaluat diversitatea genetică a lichenilor de-a lungul succesiunii post-incendiu. ”

Lichenii pot dezvălui multe despre modul în care incendiile sălbatice afectează ecosistemele. “Artificiile sunt cea mai semnificativă perturbare din pădurile din nordul lumii și joacă un rol important în determinarea distribuției și compoziției comunităților de plante”, a spus Alonso-García. „În estul Americii de Nord, patru etape de vegetație succesive sunt identificate în general după un incendiu. În prima etapă, lichenii și mușchii crustali colonizează suprafața arsă. Ulterior, solul este acoperit cu coji de cupă și porumb. Peisajul rămâne în mare parte uniform timp de aproximativ 20 de ani până la sosirea lichenilor fruticoși care înlocuiesc vegetația anterioară. Cladonia stellaris ajunge la ultima, de obicei la trei sau patru decenii după un incendiu. ”

Studiind variația genetică a lichenilor căprioare, cercetătorii au sperat să afle cum lichenii reintegrează o zonă după un incendiu.

Pentru a studia ADN-ul lichen, cercetătorii au creat probe de lichen și le extrag ADN-ul. Dar lichenii reprezintă o provocare suplimentară în acest proces, deoarece implică ciuperci și alge (sau un tip de bacterii care realizează fotosinteza) care trăiesc împreună. „Asta înseamnă că tot ADN-ul este amestecat împreună, obținem un grup care conține ADN fungic și ADN algic”, a spus Grewe. “Trebuie să filtrăm și să sortăm citirile secvenței bioinformatice.”

Corpul principal al lichenilor conține ciuperca, astfel încât cercetătorii au dorit să se concentreze asupra ADN-ului componentei fungice. Prin compararea grupului de ADN cu genomii existenți, cercetătorii au reușit să selecteze ADN-ul care aparține ciupercii și au putut apoi să compare ADN-ul fungic dintr-un lichen de cerb din diferite zone din Quebec.

Ceea ce au găsit a fost surprinzător: în general, a existat mult mai multe variații genetice în lichen decât s-au așteptat cercetătorii, ceea ce indică neplăcut. „O presupunere generală a fost că acești licheni de cerb se reproduc asexuat, în principal pentru că există puține dovezi ale faptului că produc spori, dar acum datele genetice arată toată această diversitate, ceea ce duce la presupunerea că ar putea fi un fel de sex”, a spus Grewe.

„Ne așteptam ca lichenii din nordul Quebecului să fie mai asemănători cu cei din Parc des Grands-Jardins. Cu toate acestea, rezultatele noastre sugerează o migrație consecventă a C. stellaris între populațiile din estul Americii de Nord ”, a spus Alonso-García. “De fapt, contrar credinței populare, am văzut multe structuri reproductive în specie și aceste structuri se formează după reproducerea sexuală.”

Dar, în timp ce lichenii par să facă mai multe amestecuri genetice decât se aștepta, cercetătorii au descoperit, de asemenea, că noii licheni care cresc sunt similari din punct de vedere genetic cu cei care erau acolo înainte, după un incendiu în pădure. Acest lucru a fost în contrast – gândul a fost că lichenii mici clonați vor fi distruși într-un incendiu și că repopularea lichenilor va crește din sporii transportați de vânt din alte zone.

„În ceea ce privește diversitatea genetică a speciilor după incendii, nu am găsit diferențe de-a lungul celor patru etape ale succesiunii. Acest lucru a fost, de asemenea, remarcabil, deoarece timpul de la ultimul incendiu crește probabilitatea ca fragmentele clonale să ajungă la site-uri cu succes, îmbunătățind diversitatea genetică ”, a spus Alonso-García.

Pe lângă descoperirea vieții sexuale ascunse a lichenilor de cerb, studiul ar putea avea implicații și pentru conservarea pădurilor. “Am aflat că timpul de la ultimul incendiu nu înseamnă neapărat mai multă diversitate genetică, astfel încât strategiile de conservare din pădurile boreale ar trebui să ia în considerare acest lucru”, a spus Alonso-García. „Prioritizarea protecției unei zone nu ar trebui să se bazeze doar pe vârsta acesteia. Acest lucru este destul de important, deoarece finanțarea este de obicei limitată, deci nu putem desfășura activități de conservare în întreaga pădure. ”Pe scurt: dacă oamenii de știință din domeniul conservării doresc să protejeze zonele de pădure cu populații de licheni diversificate genetic, vârsta pădurii nu este singurul indicator al diversității.

Grewe adaugă importanța bioinformaticii în învățarea despre relația dintre organisme între ele. “Este uimitor că astăzi putem obține o privire atât de detaliată asupra evoluției populațiilor care utilizează bioinformatica”, a spus Grewe. „Acesta este un alt bun exemplu al modului în care progresele în tehnologia secvențierii ne permit să aflăm despre evoluția unui organism mai detaliat decât oricând”.

Referință: 29 ianuarie 2021, Revista Americană Botanică.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Mișcări ale electronilor de ceas în interiorul unui atom: viteza obturatorului de o milionime dintr-o miliardime de secundă

Reprezentarea artistică a experimentului. Întârzierea inerentă între emisia celor două tipuri de electroni duce la o elipsă caracteristică în datele analizate. În...

Materialul nou poate proteja mai bine soldații, sportivii și șoferii de șoc, impact și explozii

Soldații, sportivii și șoferii pot face viața mai sigură datorită unui nou proces care ar putea duce la o protecție mai eficientă și reutilizabilă...

Se preconizează că speciile non-native vor crește cu 36% în întreaga lume până în 2050

Gâscă egipteană (Alopochen aegyptiaca) originară din Africa și stabilită acum în Europa Centrală și de Vest. Credit: profesorul Tim Blackburn, UCL Se preconizează că...

Visele noastre pot fi ciudate

Această ilustrație reflectă supra-ipoteza creierului, care susține că calitatea redusă și halucinantă a viselor nu este o greșeală, ci o trăsătură particulară, deoarece ajută...

Experimentele cu raze X și inovația de învățare automată pot tăia bateriile de cercetare și dezvoltare

Inginerul personal Bruis van Vlijmen a fost văzut lucrând în interiorul Laboratorului de Calculatoare Baterie 1070 de la Centrul de Științe Arrillaga, Bldg. ...

Newsletter

Subscribe to stay updated.