Die Geschwindigkeit der Umweltveränderung ist eine große Herausforderung für wild lebende Organismen. Wenn einzelne Pflanzen und Tiere einer neuen Umgebung ausgesetzt werden, können sie möglicherweise ihre Biologie anpassen, um besser mit neuen Belastungen fertig zu werden, denen sie ausgesetzt sind – dies wird als phänotypische Plastizität bezeichnet.
Plastizität ist wahrscheinlich wichtig in den frühen Stadien der Besiedlung neuer Orte oder wenn sie giftigen Substanzen in der Umwelt ausgesetzt sind. Neue Forschungsergebnisse veröffentlicht in Naturökologie & Evolutionzeigt, dass frühe Plastizität die Fähigkeit beeinflussen kann, später genetische Anpassungen zu entwickeln, um neue Lebensräume zu erobern.
See-Leimkraut, eine Küsten-Wildblume aus Großbritannien und Irland, hat sich an giftige, zinkreiche Bergbauabfälle aus der Industriezeit angepasst, die die meisten anderen Pflanzenarten töten. Die zinktoleranten Pflanzen haben sich mehrmals getrennt an verschiedenen Orten aus zinkempfindlichen Küstenpopulationen entwickelt.
Um die Rolle der Plastizität bei der schnellen Anpassung zu verstehen, führte ein Forscherteam unter der Leitung der Bangor University Experimente an Seenelken durch.
Da sich die Zinktoleranz mehrfach weiterentwickelt hat, hatten die Forscher die Möglichkeit zu untersuchen, ob die Plastizität der Vorfahren es wahrscheinlicher macht, dass dieselben Gene von verschiedenen Populationen verwendet werden, die derselben Umgebung ausgesetzt sind.
Indem die toleranten und empfindlichen Pflanzen sowohl gutartigen als auch mit Zink kontaminierten Umgebungen ausgesetzt und Veränderungen in der Expression von Genen in den Wurzeln der Pflanze gemessen wurden, konnten die Forscher sehen, wie die Plastizität bei den Küstenvorfahren den Weg für eine sehr schnelle Anpassung geebnet hat .
„Meeres-Leimkraut wächst normalerweise auf Klippen und Kiesstränden, aber der Bergbau hat ihnen eine neue Nische eröffnet, die andere Pflanzen nicht nutzen konnten. Unsere Forschung hat gezeigt, dass ein Teil der vorteilhaften Plastizität in den Küstenpflanzen den Minenpflanzen geholfen hat sich so schnell anpassen“, sagt Dr. Alex Papadopulos, Seniordozent für Biologie.
„Wenn ein Gen in den Vorfahrenpflanzen positiv auf die neue Umgebung reagiert, ist es bemerkenswerterweise viel wahrscheinlicher, dass dieses Gen in allen Linien wiederverwendet wird, die sich unabhängig an die neue Umgebung anpassen. Phänotypische Plastizität kann es schaffen Es ist wahrscheinlicher, dass es dasselbe evolutionäre Ergebnis geben würde, wenn das Band des Lebens wiederholt würde. Wenn wir die plastischen Reaktionen verstehen, die Arten auf Umweltveränderungen haben, sind wir vielleicht besser gerüstet, um die Auswirkungen des Klimawandels auf die Biodiversität vorherzusagen.“
Mehr Informationen:
Daniel P. Wood et al, Genetische Assimilation der Plastizität der Vorfahren während der parallelen Anpassung an die Zinkkontamination in Silene uniflora, Naturökologie & Evolution (2023). DOI: 10.1038/s41559-022-01975-w