Το 1994, πεζοπόροι ανακάλυψαν μια ομάδα παράξενων δέντρων που αναπτύσσονται σε ένα φαράγγι στο Εθνικό Πάρκο Wollemi, περίπου 600 χιλιόμετρα δυτικά του Σίδνεϊ της Αυστραλίας.
Ένας πεζοπόρος ειδοποίησε έναν φυσιοδίφη της υπηρεσίας πάρκων, ο οποίος στη συνέχεια έδειξε δείγματα φύλλων του δένδρου σε έναν βοτανολόγο.
Τελικά διαπιστώθηκε ότι αντιπροσώπευαν ένα αρχαίο είδος που είχε ουσιαστικά «παγώσει» στο χρόνο από τότε που οι δεινόσαυροι περιπλανήθηκαν στη Γη.
Ορισμένοι το έχουν ονομάσει «ζωντανό απολίθωμα», το πεύκο Wollemi (Wollemia nobilis) είναι σχεδόν πανομοιότυπο με διατηρημένα υπολείμματα που χρονολογούνται από την Κρητιδική περίοδο (145 εκατομμύρια έως 66 εκατομμύρια χρόνια πριν). Υπάρχουν τώρα μόνο 60 από αυτά τα δέντρα στην άγρια φύση - και απειλούνται από πυρκαγιές στην περιοχή. Θεωρήθηκε ότι εξαφανίστηκε πριν από περίπου 2 εκατομμύρια χρόνια.
Τώρα, επιστήμονες από την Αυστραλία, τις Ηνωμένες Πολιτείες και την Ιταλία έχουν αποκωδικοποιήσει το γονιδίωμά του, ρίχνοντας φως στη μοναδική εξέλιξη και τις αναπαραγωγικές του συνήθειες.
Η μελέτη δημοσιεύτηκε στη βάση δεδομένων του bioRxiv στις 24 Αυγούστου.
Το πεύκο έχει 26 χρωμοσώματα - που περιέχουν 12,2 δισεκατομμύρια ζεύγη βάσεων. Συγκριτικά, οι άνθρωποι έχουν μόνο περίπου 3 δισεκατομμύρια ζεύγη βάσεων. Παρά το μέγεθος του γονιδιώματός τους, τα πεύκα Wollemi είναι εξαιρετικά χαμηλά σε γενετική ποικιλομορφία, γεγονός που υποδηλώνει συμφόρηση (όταν ο πληθυσμός μειώνεται δραματικά) πριν από περίπου 10.000 έως 26.000 χρόνια.
Πράγματι, τα φυτά δεν ανταλλάσσουν πολύ γενετικό υλικό. Τα εναπομείναντα δέντρα φαίνεται να αναπαράγονται κυρίως με κλωνοποίηση μέσω της κοπής.
Η σπανιότητά τους μπορεί να οφείλεται εν μέρει στον υψηλό αριθμό τρανσποζονίων ή «γονιδίων άλματος» - τμήματα DNA που μπορούν να αλλάξουν τη θέση τους μέσα στο γονιδίωμα.
Αυτά τα στοιχεία αντιπροσωπεύουν επίσης το μέγεθος του γονιδιώματος. «Το μικρότερο φυτικό γονιδίωμα και το μεγαλύτερο φυτικό γονιδίωμα έχουν σχεδόν τον ίδιο αριθμό γονιδίων. Οι μεγάλες διαφορές στο μέγεθος προέρχονται συνήθως από τα τρανσποζόνια», δήλωσε στο Live Science ο Gerald Schoenknecht, διευθυντής προγράμματος για το Ερευνητικό Πρόγραμμα Γονιδιώματος Φυτών του Εθνικού Ιδρύματος Επιστημών.
Καθώς τα τρανσποζόνια μεταπηδούν σε νέες θέσεις, μπορούν να αλλάξουν την αλληλουχία των «γραμμάτων» σε ένα μόριο DNA, προκαλώντας έτσι ή αντιστρέφοντας μεταλλάξεις στα γονίδια. Μπορούν να φέρουν λειτουργικό DNA μαζί τους ή να τροποποιήσουν το DNA στο σημείο εισαγωγής και έτσι να έχουν σημαντικό αντίκτυπο στην εξέλιξη ενός οργανισμού.
Εάν τα τρανσποζόνια προκάλεσαν επιβλαβείς μεταλλάξεις, μπορεί να συνέβαλαν στη μείωση του πληθυσμού που επιταχύνθηκε από το μεταβαλλόμενο κλίμα και άλλους παράγοντες, ανέφεραν οι ερευνητές.
Αυτές οι συνθήκες μπορεί να οδήγησαν το φυτό να στραφεί στην κλωνική αναπαραγωγή. Επειδή οι αυξήσεις των τρανσποζονίων συσχετίζονται με τη σεξουαλική αναπαραγωγή, μια αλλαγή στην ασεξουαλική αναπαραγωγή μπορεί να έχει μειώσει την πιθανή εισαγωγή επιβλαβών μεταλλάξεων. Παραδόξως, ενώ τα δέντρα εξακολουθούσαν να εξαρτώνται από τη σεξουαλική αναπαραγωγή, τα τρανσποζόνια μπορεί να έπαιξαν ρόλο στην αύξηση της γενετικής ποικιλότητας και έτσι τουλάχιστον προσωρινά τα έκαναν πιο ανθεκτικά στις μεταβαλλόμενες συνθήκες.
«Στο 99% όλων των περιπτώσεων, οι μεταλλάξεις πιθανότατα δεν είναι καλή ιδέα», δήλωσε ο Schoenknecht. «Αλλά κατά τη διάρκεια εκατομμυρίων ετών, το 1% που βοηθά μπορεί να προχωρήσει το είδος προς τα εμπρός».
Η αποκωδικοποίηση του γονιδιώματος αποκάλυψε επίσης γιατί το πεύκο Wollemi φαίνεται να είναι ευαίσθητο σε ασθένειες..
Η ανάλυση του γονιδιώματος του πεύκου Wollemi δεν είναι απλώς μια ακαδημαϊκή περιέργεια - έχει σοβαρές επιπτώσεις στην επιβίωση του είδους.