Een studie van de kleurpatronen tussen wilde bloemen in een bergdal heeft een idee opgeleverd over hoe de natuur de fundamentele evolutionaire verandering in alle soorten controleert.

Het team van het John Innes Center dat leeuwebekken bestudeert ( Antirrhinum majus ) ontdekte een nieuwe evolutionaire "truc" die de voorkeur geeft aan kleurenschema's die het beginpunt van een bloem het duidelijkst aangeven voor bestuivende bijen.

Een vandaag gepubliceerd artikel onthult dat het recentelijk ontwikkelde genetische mechanisme, bekend als een haarspeld, voor het eerst in de natuur geïdentificeerd. Professor Enrico Coen van het John Innes Center zegt:het nam het team "volledig verrast".

"We bestuderen deze antirrhinum-populaties al 17 jaar en we waren hierover verbaasd, ', zei hij. 'Dit is een nieuw soort evolutionair mechanisme waar men naar had geraden, maar niemand had echt aangetoond dat het in het wild gebeurde."

"Als je je ooit hebt afgevraagd waarom dieren en planten anders zijn, dan ontwikkelt deze ontdekking ons begrip van hoe de natuur variatie in stand houdt door soorten er anders uit te laten zien."

De ontdekking kwam van een merkwaardige plek in de Pyreneeën waar twee populaties leeuwebekken samenkomen:een magenta met gele highlights (Antirrhinum pseudomajus), één geel met magenta highlights (Antirrhinum striatum).

Tussen deze twee typen bevindt zich een hybride zone waar bloemen vermengde eigenschappen van de naburige populaties vertoonden. Door analyse van hun genen, De groep van professor Coen concludeerde dat bloemen in dit gebied minder zaden en nakomelingen produceerden in vergelijking met buren aan weerszijden.

De duidelijke kleurverschillen tussen de populaties gaven aan dat iets de genen die de kleur beïnvloeden, verhinderde om zich onder de populaties te verspreiden.

Het team richtte hun studie op een gen genaamd SULF dat het gele pigment in leeuwebekken focust. In de magenta leeuwebekken, het gen creëert de kleine gele markering die duidelijk het beginpunt voor bijen markeert.

Alle bloemen markeren hun toegangspunten voor bestuivers. De meest effectieve, gebruik kleurencombinaties waardoor ze opvallen. Bestuivers geven de voorkeur aan bloemen met duidelijk aangegeven toegangspunten, het verlenen van een evolutionair voordeel aan degenen met een goede bewegwijzering.

Nieuwe genetische technieken gebruikt door Dr. Desmond Bradley in het John Innes Center onthulden de verrassende structuur in het genoom waar twee exemplaren van het gen waren "omgedraaid" om de haarspeld te creëren.

Verder onderzoek toonde het team aan dat de haarspeld kleine RNA's (de chemische neef van DNA) genereert die de productie van geel pigment door magenta bloemen beperken.

Professor Tamas Dalmay van de Universiteit van East Anglia, wiens onderzoek bijdroeg aan de studie, zei:"We wisten dat kleine RNA's genexpressie reguleerden omdat er honderden zogenaamde micro-RNA's in planten zijn. Deze micro-RNA's produceren een enkel klein RNA en ze spelen een belangrijke rol. rol bij de ontwikkeling van planten. dit is de eerste keer dat we een haarspeld hebben betrapt die een micro-RNA wordt, waarbij de kleine RNA's de evolutie van een eigenschap in de natuur aansturen."

Onderzoek van de populatiegenetica toonde aan dat de haarspeld aanwezig was in de magenta bloemen, tot op zekere hoogte gevonden in de hybride zone en afwezig was in de gele populaties.

Het team gelooft dat het bestaan ​​en de verspreiding van het nieuwe mechanisme het bewijs is van een recentelijk ontwikkeld natuurlijk fenomeen. Door bepaalde kenmerken te beheersen, het handhaaft de variëteit van twee populaties die onafhankelijk van elkaar een oplossing hebben gevonden voor reproductief succes.

"Het is als een grenscontrole, de grens daar houden, " legt professor Coen uit:"De genen van kleur in dit geval geel mogen niet van de ene populatie naar de andere overgaan.

"Het historische verschil tussen de secties aan weerszijden van de vallei wordt in stand gehouden door natuurlijke selectie in de hybride zone."

Leeuwebekken verdienden hun gemeenschappelijke naam vanwege de gelijkenis van de bloemen met het gezicht van een draak, die zijn mond opent en sluit wanneer hij wordt samengeknepen. Deze bevindingen zullen de vele tuinders interesseren die leeuwebekken kweken om een ​​vleugje kleur te geven in kruidachtige borders.

Algemeen, ze dragen bij tot een diepgaand inzicht in de aard van evolutie en verandering in planten, dierlijke en menselijke populaties.