Een internationaal team van wetenschappers onder leiding van de universiteiten van Göttingen en Keulen heeft de evolutionaire geschiedenis van zygnematofyten ontcijferd. Hun resultaten onthullen de interne relaties in deze groep algen met behulp van state-of-the-art fylogenomische analyses en lokaliseren de opkomst van multicellulariteit van algen. De resultaten zijn gepubliceerd in het artikel "Een fylogenomisch geïnformeerd vijfordesysteem voor de naaste verwanten van landplanten", in het tijdschrift Current Biology .

Landplanten zijn zeer divers qua structuur en vertegenwoordigen de meest complexe fotosynthetische organismen. Hun naaste verwanten, de conjugerende groene algen (Zygnematophyceae), hebben daarentegen veel eenvoudiger lichaamsbouw. Deze algen zijn ofwel eencellig of vormen onvertakte filamenten, die traditioneel werden gebruikt om deze algen grofweg in te delen in eencellige en filamenteuze taxa. De Zygnematophyceae omvat ongeveer 4.000 soorten en vertoont een fascinerende morfologische diversiteit - van de prachtige sieralgen tot draadvormige soorten die verantwoordelijk zijn voor vijveruitschot.

De wetenschappelijke belangstelling voor deze algengroep is momenteel zeer groot omdat uit onderzoek van de afgelopen jaren is gebleken dat deze algen de naaste verwanten zijn van landplanten. De wetenschappers waren verrast door deze bevinding, omdat de lichaamsplannen van de zygnematofyten minder complex zijn dan die van andere algen, die voorheen ten onrechte werden beschouwd als de naaste verwanten van landplanten. Het feit dat de Zygnematophyceae ongeveer 550 miljoen jaar geleden afweken van hun laatste gemeenschappelijke voorouder met planten en sindsdien hun eigen evolutionaire pad in kaart brachten, zou de reden kunnen zijn voor deze duidelijke morfologische splitsing.

Het team van onderzoekers gebruikte honderden genen om tienduizenden moleculaire karakters te verzamelen, die zouden kunnen worden gebruikt om de diepe relaties binnen de Zygnematophyceae af te leiden. "De taxonomie van deze algen is al tientallen jaren een onopgelost probleem, omdat analyses met enkele of enkele genen niet de kracht hadden om oude evolutionaire splitsingen op te lossen. Nu introduceren we een fylogenetisch geïnformeerd vijf-ordesysteem van de zygnematofyten, dat wetenschappers zal helpen om te navigeren in de evolutionaire diversiteit van deze algen," zei Dr. Sebastian Hess (Universiteit van Keulen).

Bovendien vormde de nieuwe dataset de basis voor statistische analyses, waardoor de onderzoekers het meest waarschijnlijke patroon van de evolutie van het lichaamsplan in deze belangrijke klasse van algen konden reconstrueren. Deze analyses suggereren dat de laatste gemeenschappelijke voorouder van de zygnematofyten een eencellige alg was en dat filamenteuze groei meerdere keren onafhankelijk van elkaar in deze algen is ontstaan.

Professor Dr. Jan de Vries (Universiteit van Göttingen) zegt:"De evolutie van deze algen had een diepgaande invloed op het leven op aarde. De hedendaagse landplanten hebben uitgebreide meercellige lichamen die de overgrote meerderheid van de biomassa op het land uitmaken. Onderzoek naar de dichtstbijzijnde verwanten van algen stellen ons in staat om kenmerken af ​​te leiden zoals het lichaamsplan van de laatste gemeenschappelijke voorouder gedeeld door landplanten en algen, en de evolutionaire paden die in kaart zijn gebracht sinds hun divergentie."

Een ander belangrijk onderdeel van het onderzoek was de herontdekking van Mougeotiopsis, een draadalg, die oorspronkelijk ongeveer 120 jaar geleden werd beschreven en sindsdien niet meer is onderzocht. Deze alg mist pyrenoïden, de chloroplast-substructuren die CO₂ helpen fixatie tijdens fotosynthese, en zoals de onderzoekers aantonen, vertegenwoordigt het nog een andere evolutionaire tak van de zygnematofyten die meercellige groei vertoont.

Anna Busch (Universiteit van Keulen), die de alg bestudeerde met behulp van lichtmicroscopie, legde uit:"De fylogenetische positie van Mougeotiopsis kwam als een grote verrassing. De draadalg is het nauwst verwant aan eenvoudige, eencellige soorten en heeft geen pyrenoïden. uitzonderlijk voor alle andere bekende zygnematofyten."

De evolutionaire geschiedenis van Mougeotiopsis markeert een van de vijf verschijningen van echte draadvormige groei binnen de Zygnematophyceae. "Dergelijke inzichten en het nieuwe fylogenomische raamwerk zijn van fundamenteel belang voor het adequaat uitvoeren van toekomstige vergelijkende analyses en voor het afleiden van de ontwikkeling van cellulaire eigenschappen en lichaamsplannen van algen tot planten", zei de Vries. + Verder verkennen

Oude afstamming van algen waarvan vijf 'cryptische' soorten zijn gevonden