W centrum tego biologicznego przełomu znajduje się Galax urceolata – roślina o nieco odstręczającym zapachu i kwiatostanie wznoszącym się ponad liście, przyciągającym owady zapylające. Choć niewielka i pozornie nieistotna, przyciągnęła ona uwagę naukowców ze względu na swoją niezwykłą zdolność do tzw. autopoliploidii – procesu, w którym organizm podwaja własny zestaw chromosomów, tworząc nowe warianty genetyczne bez potrzeby krzyżowania się z innym gatunkiem.
Czytaj też: Najbardziej samotna roślina na Ziemi. Partnerka pilnie poszukiwana
Choć autopoliploidia znana była wcześniej jako zjawisko przyspieszające ewolucję, sądzono, że organizmy o różnych liczbach chromosomów nie mogą długo współistnieć w tym samym środowisku. Tymczasem Galax urceolata w swojej naturalnej formie występuje w trzech cytotypach – wariantach genetycznych o różnej liczbie chromosomów – które żyją obok siebie w jednym ekosystemie. To obala dotychczasowe przekonania o konieczności izolacji przestrzennej jako warunku powstania nowych gatunków.
Roślina, która złamała prawa ewolucji
Autorką przełomowego badania jest dr Shelly Gaynor, która w ramach swojej pracy doktorskiej na Uniwersytecie Florydy stworzyła złożony model teoretyczny, mający odpowiedzieć na pytanie: czy różne cytotypy mogą współistnieć, a jeśli tak – co na to pozwala? Jej model, opublikowany na łamach The American Naturalist, znacząco różni się od wcześniejszych – bierze pod uwagę czynniki, takie jak przypadkowość środowiskowa, zmienność wskaźników przeżywalności i reprodukcji oraz pokolenia nakładające się na siebie – cechy typowe dla wieloletnich roślin.
Czytaj też: By przetrwać ta roślina staje się mięsożercą. Już wiemy, co aktywuje tę przemianę
Badacze przeprowadzili miliony symulacji obejmujących tysiące lat ewolucji, by sprawdzić, które warunki pozwalają na utrzymanie wielopostaciowej populacji. Okazało się, że nieprzewidywalność środowiskowa – zmiany klimatyczne, zaburzenia naturalne – znacząco sprzyja przeżywalności form poliploidalnych. Co więcej, mimo braku pełnej izolacji reprodukcyjnej, różne cytotypy mogą funkcjonować obok siebie przez długie okresy, a selekcja naturalna może sprzyjać jednej lub drugiej formie w zależności od warunków.
Odkrycia zespołu Gaynor redefiniują sposób, w jaki myślimy o powstawaniu gatunków. Do tej pory dominowało przekonanie, że specjacja – proces powstawania nowych gatunków – wymaga izolacji geograficznej i trwa tysiące lat. Tymczasem mechanizmy, takie jak autopoliploidia pozwalają na niemal natychmiastowe powstanie nowego genomu, a tym samym potencjalnie nowego gatunku. Jeśli nowa forma lepiej znosi zmienne środowisko, może w krótkim czasie wyprzeć formę pierwotną.
Z drugiej strony, jeśli cytotyp diploidalny – ten z klasycznym zestawem chromosomów – zostanie wyparty, nie może odtworzyć się z formy poliploidalnej. To oznacza, że zmiana jest nieodwracalna, a losy populacji mogą zależeć od przypadkowych impulsów środowiskowych lub drobnych zmian w warunkach lokalnych. W tej roślinnej grze o przetrwanie genetyczna różnorodność jest nie tylko możliwa, ale wręcz preferowana.
Galax urceolata to dziś nie tylko przypadek botaniczny – to dowód na to, że natura jest bardziej elastyczna i szybciej reagująca, niż sądziliśmy. Nowe ustalenia mają także znaczenie praktyczne. W dobie kryzysu klimatycznego i szybko zmieniających się warunków środowiskowych, wiedza o takich mechanizmach może pomóc lepiej chronić zagrożone gatunki i projektować strategie adaptacyjne w ekosystemach.