دراسة وراثية ضخمة تعيد رسم شجرة الحياة للنباتات المزهرة

لقد رسم علماء النبات العلاقات التطورية بين النباتات المزهرة باستخدام البيانات الجينومية من أكثر من 9500 نوع. ستساعد شجرة الحياة التي تم تجميعها حديثًا العلماء على تجميع أصول النباتات المزهرة وإرشاد جهود الحفظ المستقبلية.

حوالي 90 في المائة من النباتات التي تعيش في الأرض هي نباتات تزهر وتثمر، وتسمى كاسيات البذور. تعتبر هذه النباتات المزهرة ضرورية للحفاظ على النظم البيئية للأرض، مثل تخزين الكربون وإنتاج الأكسجين، وتشكل الجزء الأكبر من وجباتنا الغذائية.

يقول ويليام بيكر من الحدائق النباتية الملكية في كيو بالمملكة المتحدة: «إن وجودنا ذاته يعتمد عليها». “لهذا السبب نحن بحاجة حقًا إلى فهمهم.”

على مدى السنوات الثماني الماضية، عمل بيكر وزملاؤه على استكمال أشجار الحياة التي تصف العلاقات التطورية بين جميع أجناس النباتات والفطريات.

بدءًا من النباتات المزهرة، صمم الفريق مجسات جزيئية للبحث عن 353 جينًا محددًا يمكن العثور عليها في نوى جميع كاسيات البذور. يقول بيكر: “الجينوم النووي ضخم”. “لذلك كان علينا التركيز على مجموعة معينة من الجينات.”

حتى الآن، قام الباحثون بتسلسل جينات 9506 نوعًا من النباتات المزهرة، وذلك باستخدام عينات من مجموعات من جميع أنحاء العالم وقواعد البيانات العامة بشكل أساسي. يمثل هذا تقريبًا جميع فصائل كاسيات البذور المعروفة وحوالي 8000 من أصل 13400 جنس مسجل. بعض العينات التي تم أخذ عينات منها في التحليل عمرها أكثر من 200 عام، بما في ذلك نبتة رملية تسمى أريناريا جلوبيفلورا، والعديد منها جاء من أنواع منقرضة، مثل زيتون جزيرة غوادالوبي (هيسبيريلايا بالميري).

ومن خلال مقارنة أوجه التشابه في تسلسل الجينات لكل نبات مزهر، تمكن الباحثون بعد ذلك من معرفة مكان تواجدهم على شجرة الحياة.

يقول بيكر: إنها النظرة الأكثر شمولاً حتى الآن على كاسيات البذور. يقول: “كثيرًا ما نشبهه بالجدول الدوري للعناصر”. “إنه الإطار الأساسي للحياة.”

بعد ظهورها قبل حوالي 140 مليون سنة، ازدهرت كاسيات البذور بسرعة، متجاوزة عاريات البذور عديمة الأزهار باعتبارها النوع النباتي السائد في العالم. لقد حير الظهور المفاجئ لتنوع النباتات المزهرة في السجل الأحفوري العلماء في القرون القليلة الماضية، حيث وصفه تشارلز داروين بأنه “لغز بغيض”.

الآن، تؤكد شجرة الحياة أن حوالي 80% من سلالات النباتات المزهرة الرئيسية التي لا تزال موجودة حتى اليوم كانت جزءًا من هذا الطفرة المبكرة في تنوع كاسيات البذور. يقول بيكر: “لا نستطيع أن نقول إننا حللنا هذا “اللغز البغيض”، ولكن يمكننا على الأقل أن نقول إن هناك لغزًا واحدًا بالفعل”.

تسلط شجرة الحياة الضوء أيضًا على طفرة أخرى في التنوع حدثت قبل حوالي 40 مليون سنة، والتي ربما كانت ناجمة عن انخفاض درجات الحرارة العالمية في ذلك الوقت.

وفي المستقبل، يمكن أن تساعد شجرة الحياة أيضًا في البحث عن نباتات ذات خصائص صيدلانية لأدوية جديدة، كما يقول إيليا ليتش، وهو عضو آخر في فريق كيو. ويمكن أن يساعد العلماء أيضًا على تحديد الأنواع الجديدة وتقييم الأنواع الأكثر عرضة لتغير المناخ.

يقول رايان فولك من جامعة ولاية ميسيسيبي: “هذا هو الإطار التطوري الأحدث والأعظم الذي يمكن من خلاله إجراء دراسات جديدة، والاقتراب من الآليات التي سمحت للنباتات المزهرة بالسيطرة على الكرة الأرضية”.