Diposting Senin, 11 April 2011 jam 10:11 am oleh Gun HS

Studi Genetik Memecahkan Misteri Darwin tentang Evolusi Purba Tanaman Bunga

Suka dengan artikel ini?

Jelajahi artikel-artikel FaktaIlmiah yang berdasarkan apa yang dibaca dan ditonton teman-teman.
Terbitkan aktivitas Anda sendiri dan dapatkan kendali penuh.
Login

Senin, 11 April 2011 -


Evolusi dan diversifikasi lebih dari 300.000 spesies tanaman bunga mungkin telah “melompat” jauh lebih awal dari kalkulasi sebelumnya, demikian yang ditemukan dalam sebuah studi terbaru.

Menurut Claude dePamphilis, seorang profesor biologi di Penn State University dan penulis utama penelitian yang mencakup para ilmuwan di enam universitas, dua gejolak besar pada genom tanaman sudah terjadi ratusan juta tahun yang lalu – hampir 200 juta tahun lebih awal dari peristiwa yang sudah dijelaskan oleh kelompok-kelompok penelitian lainnya. Penelitian ini juga menunjukkan bahwa gejolak tersebut menghasilkan ribuan gen baru yang mungkin membantu mendorong ledakan evolusioner yang mengarah pada keragaman tanaman berbunga saat ini.

Penelitian ini, yang menyediakan banyak data genetik baru dan skala waktu evolusi yang lebih tepat, diharapkan mengubah cara pandang para ahli biologi terhadap keluarga pohon tanaman umum, khususnya pada tanaman bunga.

Trichopoda Amborella adalah angiosperma basal dan cabang yang bertahan paling awal dari pohon kehidupan angiosperma. Tanaman ini termasuk dalam Leluhur angiosperma Genome Project. (Kredit: Kim Sangtae)

Temuan penelitian ini diposting pada situs online awal jurnal Nature pada tanggal 10 April 2011, dan kemudian dipublikasikan dalam bentuk jurnal.

“Kami memulai dengan beberapa pekerjaan deteksi genom secara intens – menyisir  sembilan genom tanaman yang sebelumnya sudah disekuens, ditambah jutaan sekuens gen baru yang telah dikumpulkan oleh Ancestral Angiosperm Genome Project (http://ancangio.uga.edu/) dari silsilah awal tanaman bunga yang masih bertahan,” kata dePamphilis.

“Kami tahu bahwa, pada titik tertentu dalam sejarah purba, satu atau lebih metamorfosis genetik yang penting telah terjadi pada nenek moyang tanaman bunga, dan kita juga tahu bahwa metamorfosis bisa menjelaskan keberhasilan besar banyak spesies yang hidup di Bumi saat ini. Yang paling penting, kami menduga bahwa perubahan-perubahan penting telah didorong oleh mekanisme umum, bukan oleh peristiwa independen.”

Peristiwa poliploidi purba duplikasi genom mungkin telah membantu tanaman bunga berevolusi dan menjadi lebih beragam. (Kredit: dePamphilis Claude Laboratorium, Penn State University)

DePamphilis menjelaskan bahwa, setelah memeriksa volume bukti molekuler, timnya menemukan dan mengkalkulasi penanggalan untuk dua contoh jenis khusus mutasi DNA – disebut sebagai peristiwa poliploidi – yang merevolusi keturunan tanaman-berbunga.

“Sebuah peristiwa poliploidi pada dasarnya adalah akuisisi, melalui mutasi, ‘dosis ganda’ materi genetik,” jelas Yuannian Jiao, seorang mahasiswa pascasarjana di Penn State dan penulis pertama studi tersebut. “Pada vertebrata, meskipun duplikasi genom diketahui terjadi, umumnya ini mematikan. Tanaman, di sisi lain, seringkali bertahan hidup dan terkadang bisa memperoleh keuntungan dari genom yang diduplikasi.”

Jiao menjelaskan bahwa, selama beberapa generasi, gen yang paling diduplikasikan dari peristiwa poliploidi telah menghilang. Bagaimanapun juga, gen lain mengadopsi fungsi-fungsi baru atau, dalam beberapa kasus, berbagi beban kerja dengan segmen genetik yang diduplikasi, sehingga pembudidayaan menjadi lebih efisiensi dan menjadi lebih baik dalam spesialisasi tugas untuk genom secara keseluruhan.

Lili berair kuning (Nuphar advena), sebuah angiosperma basal termasuk dalam studi yang dipimpin oleh Claude dePamphilis. Tanaman ini termasuk dalam Ancestral Angiosperm Genome Project. (Kredit: Hong Ma Laboratorium, Universitas Negeri Penn, Hu Yi)

Jiao juga menjelaskan bahwa, meskipun peristiwa poliploidi purba telah didokumentasikan dengan baik dalam proyek pengurutan-genom-tanaman, para ahli biologi telah menentukan penanggalan peristiwa poliploidi paling awal tanaman berbunga pada sekitar 125 hingga 150 juta tahun yang lalu. “Ada indikasi bahwa kejadian sebelumnya bahkan telah terjadi, namun tidak ada bukti yang baik,” kata Jiao. “Itulah yang membuat temuan tim kami sangat menarik. Kami mengidentifikasi setidaknya dua peristiwa besar – satu terjadi pada leluhur dari semua tumbuhan biji sekitar 320 juta tahun yang lalu, dan satunya lagi terjadi pada keturunan tanaman bunga, sekitar 192-210 juta tahun yang lalu. Itu mencapai 200 juta tahun lebih awal dari kejadian yang telah diasumsikan.”

DePamphilis menambahkan bahwa peristiwa poliploidi tersebut mungkin diatur dalam gerakan semacam kebangkitan genomik, di mana varietas masa kini sekarang menuai hasilnya.

Tanaman poplar kuning (Liriodendron tulipifera), sebuah angiosperma basal termasuk dalam studi yang dipimpin oleh Claude dePamphilis. Tanaman ini termasuk pula dalam Ancestral Angiosperm Genome Project. (Kredit: Hong Ma Laboratorium, Universitas Negeri Penn, Hu Yi)

“Terima kasih kepada peristiwa-peristiwa seperti ini, di mana bentangan luas DNA telah diduplikasi dan ditambahkan ke genom, tanaman bunga telah mampu mengembangkan fungsi baru dan menjadi lebih baik. Mereka telah menangkap peluang untuk menjadi begitu beragam, begitu indah, dan begitu umum,” kata dePamphilis.

Dia menjelaskan bahwa timnya mampu menelusuri sejarah dari beberapa gen utama yang menentukan cara kerja tanaman bunga. “Beberapa gen baru menghantarkan inovasi yang sesungguhnya dan telah menjadi bagian penting bagi toolkit genetik untuk mengatur evolusi bunga,” katanya. “Dengan kata lain, tanpa gen yang dibentuk dalam peristiwa poliploidi, tanaman bunga seperti yang kita kenal saat ini mungkin tidak akan ada.”

DePamphilis juga mengatakan bahwa, berkat dua peristiwa poliploidi yang teridentifikasi tim penelitiannya, tanaman bunga mungkin telah menikmati keuntungan evolusi yang berbeda yang memungkinkan mereka bertahan dari perubahan iklim yang keras dan bahkan kepunahan massal. Salah satu kepunahan yang disertai dengan peristiwa poliploidi dalam kelompok tanaman bunga adalah peristiwa kepunahan Cretaceous-Tersier (peristiwa KT) – sebuah kepunahan massal hewan dan tumbuhan yang terjadi sekitar 65,5 juta tahun lalu, yang mungkin dipicu oleh tumbukan asteroid besar.

“Sejak Charles Darwin menyebut diversifikasi cepat tanaman bunga dalam catatan fosil adalah sebuah ‘misteri yang menjengkelkan’, generasi ilmuwan telah bekerja untuk memecahkan teka-teki ini,” kata dePamphilis.

“Kami sering mengatakan bahwa sebagian dari ratusan ribu spesies tanaman bunga menunjukkan jejak genetik peristiwa poliploidi purba. Semakin jauh kita mendorong kembali penanggalan ketika peristiwa ini terjadi, semakin yakin kami bisa mengklaim bahwa, paling tidak, semua tanaman bunga merupakan hasil dari duplikasi genom skala besar. Dimungkinkan bahwa peristiwa poliploidi penting yang telah kami identifikasikan ini adalah setara dengan dua ‘big bang’ untuk tanaman bunga.”

Selain dePamphilis dan Jiao, peneliti lain yang berkontribusi dalam penelitian ini meliputi Norman J. Wickett, Lena Landherr, Paula E. Ralph, Lynn P. Tomsho, Yi Hu, Stephan C. Schuster, dan Hong Ma dari Penn State; Saravanaraj Ayyampalayam dan Jim Leebens-Mack dari Universitas Georgia; André S. Chanderbali, Pamela S. Soltis, dan Douglas E. Soltis dari University of Florida; Haiying Liang dari Clemson University; Sandra W. Clifton dari Washington University, serta Scott E. Schlarbaum dari University of Tennessee.

Pekerjaan itu didanai, terutama, oleh National Science Foundation Plant Genome Research Program (Ancestral Angiosperm Genome Project), dan, sebagian, oleh Fakultas Biologi Penn State, Huck Institutes of the Life Sciences di Penn State, serta Universitas Fudan di China.

Sumber: New Genetic Study Helps to Solve Darwin’s Mystery about the Ancient Evolution of Flowering Plants (science.psu.edu)
Kredit:
Penn State
Referensi Jurnal: Yuannian Jiao, Norman J. Wickett, Saravanaraj Ayyampalayam, André S. Chanderbali, Lena Landherr, Paula E. Ralph, Lynn P. Tomsho, Yi Hu, Haiying Liang, Pamela S. Soltis, Douglas E. Soltis, Sandra W. Clifton, Scott E. Schlarbaum, Stephan C. Schuster, Hong Ma, Jim Leebens-Mack, Claude W. dePamphilis. Ancestral polyploidy in seed plants and angiosperms. Nature, 2011; DOI: 10.1038/nature09916

Gun HS
There's only one thing I figured about myself: Complex
Bergabung dengan 1000 orang lebih dengan kami melalui sosial media

Berlangganan artikel dan berita terbaru dari kami via email


Aktifitas

© 2010 FaktaIlmiah.com. Hak cipta asli oleh faktailmiah
Anda boleh mendistribusikannya dengan mencantumkan referensi dari situs kami.