Kalifornijsko divlje cvijeće preživjelo sušu brzom evolucijom

Sušno razdoblje, koje je trajalo od 2012. do 2015. godine, usmrtilo je više od 100 miliona stabala i bilo je posebno brutalno razdoblje unutar megasuše koja je započela 2000. godine, a koju su pogoršale klimatske promjene. Iako su stradale čak i biljke inače otporne na sušu, grimizni majmunski cvijet (Mimulus cardinalis) pokazao je izuzetnu otpornost. Ova biljka obično uspijeva na vlažnim područjima uz potoke i izvore.

Tim istraživača proveo je osam godina prateći 55 populacija ovog cvijeta, bilježeći njihov broj i analizirajući genome kako bi otkrili genetske promjene.

Brza evolucija kao spas od izumiranja

„Uspjeli smo dokazati da su se populacije širom Kalifornije smanjivale zbog ekstremne suše te smo pronašli dokaze brzih evolucijskih promjena u genomu“, rekao je Danijel Anstet (Daniel Anstett), docent na Univerzitetu Kornel (Cornell University) i glavni autor studije objavljene u časopisu Sajens (Science). „Potom smo tu evolucijsku promjenu uspjeli povezati sa sposobnošću populacija da se oporave i izbjegnu izumiranje.“

Iako cijela vrsta nije bila ugrožena, pojedine populacije cvijeta smanjile su se za čak 90 odsto. Prema Anstetu, trebalo im je otprilike dvije do tri godine da se oporave.

Taj brzi oporavak biolozi nazivaju evolucijskim spašavanjem populacije. „Evolucijsko spašavanje događa se kada preostale jedinke imaju genetski sastav koji im omogućava da se bolje nose s novim uslovima od onih koje su uginule. Zahvaljujući tome, one napreduju, a populacija se polako oporavlja“, pojasnio je.

Evolucijsko spašavanje već je dokazano u laboratorijskim uslovima, ali u divljini su postojala samo djelimična zapažanja, poput otpornosti tasmanskih đavola na rak. Anstet ističe da ova studija pruža prve rigorozne dokaze da se taj proces dogodio i doveo do demografskog oporavka.

Strategija izbjegavanja suše

Grimizni majmunski cvijet je trajnica koja raste uz potoke u Kaliforniji, Donjoj Kaliforniji i južnom Oregonu. „Zaista joj je potrebna tekuća voda kako bi dovršila svoj životni ciklus i proizvela sjeme, stoga je izvrstan indikator suše“, rekao je Anstet.

Kada nastupi suša, objašnjava on, biljka ima dva izbora: brzo rasti i proizvesti cvijeće i sjeme prije nego što se uslovi pogoršaju ili rasti znatno sporije i pokušati preživjeti do sljedeće godine. Ove biljke odabrale su drugu strategiju.

„Ono što smo uočili jeste da su se biljke zapravo sporije razvijale. Više su se usmjerile na preživljavanje i duži životni vijek, što se naziva strategijom izbjegavanja suše“, kazao je Anstet.

Istraživači su pratili populacije na 19 lokacija, prikupljali sjeme, uzgajali biljke u kontrolisanim uslovima te iz njihovih listova izdvajali DNK za sekvenciranje genoma.

„Uspjeli smo vidjeti kako se brza evolucija događa unutar sedam godina“, rekao je Anstet, dodajući da genetske promjene koje su biljci omogućile veću otpornost vjerovatno nisu nove, već su se razvile mnogo ranije.

Sljedeći korak istraživanja, koje bi moglo potrajati i do 40 godina, jeste utvrditi hoće li ove mutacije i dalje biti korisne ili će postati prepreka ako suša prestane.

Ovi dokazi ne umanjuju zabrinutost zbog suše i klimatskih promjena, ali sugerišu da bi i druge biljke ili životinje mogle pokazati otpornost pod ekstremnim pritiskom. Ključ za to je genetska raznolikost.

„Količina genetske raznolikosti može biti ključna za ovakvu prilagodbu. Ovo je poruka biolozima koji se bave očuvanjem vrsta da pokušaju povećati genetsku varijabilnost i povezanost staništa“, zaključio je Anstet.

Naučnici: Evolucijsko spašavanje zaista se događa

Dejvid Fild (David Field), vanredni profesor na Univerzitetu Makvori (Macquarie University) u Australiji, koji nije bio uključen u studiju, izjavio je da je dokazivanje evolucijskog spašavanja u divljini bio jedan od glavnih ciljeva evolucijske biologije.

„Istraživači su elegantnim eksperimentom pokazali da se evolucijsko spašavanje zaista događa u prirodi tokom naših života“, napisao je.

S njim se slaže i Dajan Kembel (Diane Campbell), profesorica emerita sa Univerziteta u Kaliforniji (University of California).

„Ovo je vrlo važna studija. Pruža izuzetno snažne dokaze da proces poznat uglavnom iz teorije može pomoći populacijama divljih biljaka da se oporave od sve jačih suša predviđenih klimatskim promjenama“, rekla je.

Ajzak Lihter Mark (Isaac Lichter Marck), botaničar sa Kalifornijske akademije nauka (California Academy of Sciences), istakao je da je glavno pitanje mogu li se biljke dovoljno brzo razviti da prežive ekstremne suše.

„Kada se suoče s ekstremnom sušom, životinje se mogu kretati, prilagoditi ili uginuti. No divlje cvijeće je ukorijenjeno, što im ostavlja mnogo kraći izbor: prilagodi se ili umri“, napisao je. Dodao je da pritisci poput gubitka staništa potkopavaju genetsku raznolikost, što prijetnju klimatskih promjena čini još težom.

Džef Dajz (Jeff Diez), vanredni profesor sa Univerziteta Oregon (University of Oregon), nazvao je istraživanje „pravim probojem“ koji se ističe svojom temeljitošću.

„Otrežnjujući dio je spoznaja koliki je izuzetan napor bio potreban da se ovo dokaže za samo jednu vrstu. Ako želimo razumjeti kako će cijele zajednice reagovati, moramo procijeniti evolucijski potencijal kod mnogo više vrsta“, dodao je.

Zaključio je da studija nosi poruku nade da se neke biljke mogu dovoljno brzo razviti da prežive.

„Ali ujedno je i skroman podsjetnik na to koliko toga još ne znamo“, rekao je.

(Indeks)