Wetenschappers hebben een verklaring gevonden voor hoe bloeiende planten zo snel dominant werden in ecosystemen over de hele wereld - een probleem dat Charles Darwin een 'afschuwelijk mysterie' noemde. In een studie gepubliceerd op 11 januari in het open access tijdschrift PLOS Biologie , Kevin Simonin en Adam Roddy, van respectievelijk San Francisco State University en Yale University, ontdekte dat bloeiende planten kleine cellen hebben in vergelijking met andere grote plantengroepen en dat deze kleine celgrootte mogelijk wordt gemaakt door een sterk verminderde genoomgrootte.

Al meer dan 200 jaar, wetenschappers hebben gespeculeerd over de ongelooflijke diversiteit en het succes van bloeiende planten, die de basis vormen van ons voedselsysteem en verantwoordelijk zijn voor het voeden van een groot deel van de dierlijke diversiteit die we tegenwoordig zien.

In de afgelopen dertig jaar hebben onderzoekers aangetoond dat de bloeiende planten een ongeëvenaarde fotosynthesesnelheid hebben. Hierdoor konden ze sneller groeien en de varens en coniferen, die de ecosystemen honderden miljoenen jaren lang hadden gedomineerd, de loef afsteken. Het geheim van het metabolische succes van bloeiende planten zijn hun gespecialiseerde bladeren die sneller watertransport en kooldioxide-opname mogelijk maken. Maar hoe waren de bloeiende planten in staat bladeren te bouwen die in staat waren tot deze hoge transpiratie en fotosynthese?

Dit nieuwe onderzoek biedt een mechanisme. Door de literatuur af te speuren naar gegevens, de auteurs stellen dat deze anatomische innovaties direct verband houden met de grootte van hun genoom.

Omdat elke cel een kopie van het plantengenoom moet bevatten, kleinere genomen zorgen ervoor dat cellen kleiner kunnen zijn, en als cellen kleiner zijn, kunnen er meer cellen (zoals die gespecialiseerd zijn voor fotosynthetisch metabolisme en water- en nutriëntentransport) in een bepaald ruimtevolume worden verpakt. Aanvullend, door de grootte van elke cel te verkleinen, water- en nutriëntenlevering efficiënter kan worden gemaakt.

Als je honderden soorten vergelijkt, de onderzoekers ontdekten dat het verkleinen van het genoom ongeveer 140 miljoen jaar geleden begon en samenviel met de verspreiding van de vroegst bloeiende planten over de hele wereld. "De bloeiende planten zijn de belangrijkste plantengroep op aarde, en nu weten we eindelijk waarom ze zo succesvol zijn geweest, " ze zeggen.

Hoewel dit onderzoek een belangrijke vraag beantwoordt, het opent de deur naar veel meer. Waarom konden de bloeiende planten hun genomen meer verkleinen dan andere plantengroepen? Van welke innovaties in genoomstructuur en verpakking hebben de bloeiende planten gebruik gemaakt? Hoe zijn de varens en coniferen erin geslaagd aan uitsterven te ontsnappen ondanks hun grote genomen en cellen?