Τα σαρκοφάγα φυτά είναι οι «πιο επιδέξιοι πράσινοι κυνηγοί στον πλανήτη».

Advertisement

Πριν από περίπου 70 εκατομμύρια χρόνια, όταν οι δεινόσαυροι περιπλανιόνταν στη Γη, μια γενετική ανωμαλία επέτρεψε σε ορισμένα φυτά να μετατραπούν σε σαρκοφάγα. Αυτό έγινε εν μέρει, με ένα απόκρυφο τέχνασμα: επαναπροσδιορισμός γονιδίων που προορίζονταν για τις ρίζες και τα φύλλα τους και τη χρήση τους ώστε να πιάνουν το θήραμα, σύμφωνα με νέα μελέτη.

Αυτό το βήμα είναι ένα από τα τρία που ορισμένα μη σαρκοφάγα φυτά χρειάστηκαν δεκάδες εκατομμύρια χρόνια για να τους επιτρέψουν να μετατραπούν σε πεινασμένα σαρκοφάγα, ανέφεραν οι ερευνητές.

Η αλλαγή των φυτών σε σαρκοφάγα έδωσε σε αυτά ορισμένα πλεονεκτήματα. Στην πραγματικότητα, “τα σαρκοφάγα φυτά έχουν αντιστρέψει τη διατροφή τους συλλαμβάνοντας και καταναλώνοντας ζωικά θηράματα πλούσια σε θρεπτικά συστατικά, επιτρέποντάς τους να ευδοκιμήσουν σε εδάφη φτωχά σε θρεπτικά συστατικά”, έγραψαν οι ερευνητές στη μελέτη, που δημοσιεύθηκε στο διαδίκτυο στις 14 Μαΐου στο περιοδικό Current Biology.

Για να διερευνήσει πώς εξελίχθηκαν τα σαρκοφάγα φυτά, μια διεθνής ομάδα βοτανολόγων και βιολόγων με επικεφαλής τον Jörg Schultz, Αναπληρωτή Καθηγητή, στο Πανεπιστήμιο του Würzburg της Γερμανίας, συνέκρινε τα γονιδιώματα και την ανατομία τριών σύγχρονων σαρκοφάγων φυτών.

Υπάρχουν εκατοντάδες σαρκοφάγα είδη φυτών, αλλά οι ερευνητές επέλεξαν να εξετάσουν τρία σχετικά φυτά που τρώνε έντομα, όλα τα μέλη της οικογένειας Δροσεροειδή. Και τα τρία αυτά φυτά χρησιμοποιούν κίνηση για να συλλάβουν το θήραμα, ανέφεραν οι ερευνητές.

Ένα τέτοιο φυτό είναι το γνωστό Διωναία, που προέρχεται από τους υγρότοπους της Carolinas που έχει επηρεάσει τους χαρακτήρες του Pokémon, έκανε εμφανίσεις σε διάφορα κινούμενα σχέδια, και μάλιστα ενέπνευσε ένα έργο του Broadway. Το στενά συγγενές υδρόβιο φυτό Aldrovanda vesiculosa καταλαμβάνει τα νερά σχεδόν κάθε ηπείρου. Διαθέτει υποβρύχια πτερύγια που σφίγγουν γρήγορα ανυποψίαστα θαλάσσια ζώα. Το τρίτο φυτό που διερευνήθηκε, το όμορφο αλλά θανατηφόρο φυτό sundew, είναι κοινό στην Αυστραλία. Δελεάζοντας τα θύματα με γλυκύτητα, το sundew τυλίγει μια κολλώδη λωρίδα γύρω από το θήραμα.

Διωναία

Sundew

Μετά την ανάλυση αυτών των φυτών, η ομάδα ανακάλυψε τη διαδικασία τριών βημάτων προς τη μετατροπή σε σαρκοφάγα. Πρώτον, περίπου 70 εκατομμύρια χρόνια πριν, ένας πρώιμος μη σαρκοφάγος πρόγονος των τριών σύγχρονων σαρκοφάγων φυτών υπέστη διπλή αναπαραγωγή ολόκληρου του γονιδιώματος, δημιουργώντας ένα δεύτερο αντίγραφο ολόκληρου του DNA ή γονιδιώματος. Αυτή η επανάληψη απελευθέρωσε ένα από τα αντίγραφα των γονιδίων φύλλων και ρίζας για διαφοροποίηση, επιτρέποντάς τους να εξυπηρετούν άλλες λειτουργίες. Μερικά γονίδια φύλλων εξελίχθηκαν σε γονίδια για παγίδες, ενώ οι σαρκοφάγες διαδικασίες διατροφής και απορρόφησης καθοδηγούνται από γονίδια που διαφορετικά θα εξυπηρετούσαν ρίζες που αναζητούν διατροφή από το έδαφος.

Το δεύτερο βήμα προς την μετατροπή τους έγινε όταν τα φυτά άρχισαν να λαμβάνουν νέα θρεπτικά συστατικά από το θήραμα. Σε αυτό το σημείο, τα παραδοσιακά φύλλα και οι ρίζες δεν ήταν πλέον απαραίτητα. Πολλά γονίδια που δεν συμμετείχαν στη σαρκοφάγα διατροφή άρχισαν να εξαφανίζονται. Για παράδειγμα, τα δενδρύλλια των υδρόβιων φυτών αποκτούν μια πρώιμη πρωτο-ρίζα, αλλά δεν αναπτύσσεται καθώς ωριμάζουν. Αυτό είναι το μόνο υπόλοιπο αυτού που κάποτε ήταν ένα σύστημα ριζών. Ως αποτέλεσμα της απώλειας αυτού του γονιδίου και άλλων, τα τρία φυτά που παρατηρήθηκαν σε αυτή τη μελέτη είναι τα φτωχότερα σε γονίδια φυτά μέχρι σήμερα, ανέφεραν οι ερευνητές.

Στο τρίτο βήμα του μετασχηματισμού σε σαρκοφάγα, τα φυτά υπέστησαν εξελικτικές αλλαγές ειδικά στο περιβάλλον τους. Οι ρίζες και τα φύλλα εξελίχθηκαν σε συγκεκριμένες παγίδες, ανακάλυψαν οι ερευνητές. Τα γονίδια για ρίζες που κάποτε χρησιμοποιήθηκαν για να αναζητήσουν και να απορροφήσουν θρεπτικά συστατικά από το έδαφος είχαν τώρα εντολή για τη δημιουργία ενζύμων που απαιτούνται για την πέψη και την απορρόφηση θρεπτικών ουσιών από το θήραμα. Τα γονίδια που κάποτε χρησιμοποιήθηκαν ως αδένες που εκκρίνουν το νέκταρ για να προσελκύσουν επικονιαστικά έντομα έγιναν παγίδες, που παράγουν ουσίες για να προσελκύσουν το θήραμα.

Τα περισσότερα φυτά με φύλλα και ρίζες περιέχουν το απαραίτητο υλικό για να γίνουν σαρκοφάγα. Οι ερευνητές έγραψαν ότι η διαδικασία τριών βημάτων που αποκαλύφθηκε από τη νέα μελέτη δείχνει πώς, με την πάροδο του χρόνου, τα αρχαία “μη σαρκοφάγα φυτά εξελίχθηκαν στους πιο επιδέξους πράσινους κυνηγούς στον πλανήτη”.