Bezoekers van Mexico en het zuidwesten van de VS kunnen niet anders dan ontzag hebben voor de eenzame en majestueuze saguaro, de torenhoge clusters van de orgelpijpcactus en Baja's cardón, de toepasselijke naam "olifant" cactus. De saguaro alleen kan groeien tot een hoogte van meer dan 75 voet.

Wetenschappers hebben nu de volledige genomen van vier van deze zuilcactussen gesequenced, en gevonden, tot hun verbazing, dat hun familierelaties niet zo rechtlijnig zijn als hun vormen doen vermoeden.

Volgens Noah Whiteman, een UC Berkeley universitair hoofddocent integratieve biologie die co-auteur is van een artikel dat deze week in het tijdschrift verschijnt Proceedings van de National Academy of Sciences , de cactusstamboom en de gigantische cactussen in het bijzonder - de gigantische saguaro, orgelpijp, senita en cardón, ook wel de Mexicaanse reuzecactus genoemd - zijn erg moeilijk te traceren. Alleen gevonden in Amerika, cactussen hebben zich aangepast aan een breed scala aan omgevingen, met een huidige telling van 1, 438 soorten. Toch zijn wetenschappers het met een factor 10 oneens over hoeveel geslachten cactussen deze soorten vertegenwoordigen.

Dit komt gedeeltelijk omdat dezelfde eigenschappen - sappigheid en een zuilvorm, bijvoorbeeld - lijken afzonderlijk in verschillende lijnen te zijn geëvolueerd:wat bekend staat als parallelle evolutie.

In de studie, onder leiding van Whiteman's collega's aan de Universiteit van Arizona en de Universidad Nacional Autónoma de México, de wetenschappers creëerden individuele stambomen van elk gen dat door alle soorten werd gedeeld. Ze ontdekten dat hun geschiedenis door elkaar werd gegooid als gevolg van lange generaties - saguaro-cactussen kunnen 150 jaar of langer leven - waardoor het moeilijk is om de relaties tussen de soorten te begrijpen, zelfs met volledige genomische informatie.

Ze hebben bepaald, echter, dat sommige overeenkomsten, zoals het sappige vlees dat van sommige cactussen een goede noodbron van water maakt, voortgekomen uit oude genen die door sommige cactussen werden behouden, maar door anderen verloren gingen. Wat leek op parallelle evolutie, waarbij sommige soorten nieuwe genen en nieuwe functies krijgen, was eigenlijk gewoon het willekeurige verlies van genen in alle andere soorten.

De bevindingen kunnen gevolgen hebben voor het lot van deze cactussen, die hun leefgebied verliezen door menselijke ontwikkeling in de droge gebieden van Amerika.

"Veel soorten worden bedreigd, en het feit dat we hun relaties niet begrijpen maakt dit beladen, " zei Witman, die ook een faculteitslid is bij het Centre for Computational Biology en een filiaal van de universiteit en Jepson Herbaria en het Museum of Vertebrate Zoology.

Het werk behandelt ook een recentelijk erkende complicatie bij het interpreteren van de evolutie van alle planten en dieren.

"Alleen met sequencing van het hele genoom konden we dit patroon van onvolledige afstammingssortering zien, hemiplasie genoemd, die oppervlakkig lijkt op convergente of parallelle evolutie, of homoplasie, " zei hij. "Het is een belangrijke vooruitgang omdat je zulke patronen zou kunnen verwarren als bewijs voor parallelle evolutie op moleculair niveau, dat is momenteel een hot topic in de evolutionaire biologie."