Nieuw onderzoek suggereert dat misdaad
loont. Tenminste: in geval van de varen. De plant heeft flink wat concurrentie
van bloeiende planten, maar weet het hoofd boven water te houden dankzij een
diefstal die hij miljoenen jaren geleden al pleegde.
In de tijd van de
dinosaurussen ontstonden de bloeiende planten. Dat zou zomaar de ondergang
kunnen zijn geweest van de varens. Want bloeiende planten groeien naar het
licht toe en ontnemen de varens dus licht en energie. Maar anno 2014 is de
varen er nog steeds. Sterker nog: de plant gedijt al miljoenen jaren prima. Hoe
kan dat? Onderzoekers stellen dat de plant dat te danken heeft aan een
‘gestolen’ gen. Het gen helpt de varen om zich aan te passen aan een omgeving
met minder licht.
Neochrome
Het gaat om het gen ‘neochrome’. Het is een soort kruising van twee andere
genen: een gen dat betrokken is bij fotoreceptoren die zich richten op blauw
licht en fotoreceptoren die zich richten op rood licht. Het gen produceert een
fotoreceptor die zowel blauw als rood licht kan waarnemen. En dat is heel
waardevol voor de varens die zich vaak laag bij de grond, overschaduwd door
bloeiende planten, moeten zien te redden. “De meeste planten nemen blauw licht
waar en groeien daar naartoe,” vertelt onderzoeker Fay-Wei Li. Onder de
bladeren van die planten, is meer rood licht dan blauw licht te vinden. En
varens maken daar slim gebruik van. “Neochrome helpt varens om beter te
‘zien’.”
Drie scenario’s
De grote vraag was altijd: waar komt dit mysterieuze gen vandaan? Li en collega’s ontdekten het in het genoom van hauwmossen. Dat betekende dat er drie scenario’s die verklaren hoe de varen aan het gen komt, mogelijk waren. Of een gemeenschappelijke voorouder van hauwmossen en varens had het gen. Of het gen is in beide planten, zonder dat deze contact hebben gehad, ontstaan. Of er is sprake van een zogenoemde horizontale transfer van genen, waarbij de ene plant het gen van de andere gestolen heeft.
De grote vraag was altijd: waar komt dit mysterieuze gen vandaan? Li en collega’s ontdekten het in het genoom van hauwmossen. Dat betekende dat er drie scenario’s die verklaren hoe de varen aan het gen komt, mogelijk waren. Of een gemeenschappelijke voorouder van hauwmossen en varens had het gen. Of het gen is in beide planten, zonder dat deze contact hebben gehad, ontstaan. Of er is sprake van een zogenoemde horizontale transfer van genen, waarbij de ene plant het gen van de andere gestolen heeft.
Uitsluiten
De eerste theorie konden de onderzoekers al snel uitsluiten. Varens en hauwmossen deelden 400 miljoen jaar geleden één voorouder, maar gingen daarna elk hun weg. Als neochrome van een gemeenschappelijke voorouder afkomstig was, zou men verwachten dat het gen in heel veel andere families planten opduikt, maar dat is niet zo. Ook de theorie dat beide planten het gen afzonderlijk van elkaar ontwikkelden, vegen de onderzoekers in het blad Proceedings of the National Academy of Sciences van tafel.
De eerste theorie konden de onderzoekers al snel uitsluiten. Varens en hauwmossen deelden 400 miljoen jaar geleden één voorouder, maar gingen daarna elk hun weg. Als neochrome van een gemeenschappelijke voorouder afkomstig was, zou men verwachten dat het gen in heel veel andere families planten opduikt, maar dat is niet zo. Ook de theorie dat beide planten het gen afzonderlijk van elkaar ontwikkelden, vegen de onderzoekers in het blad Proceedings of the National Academy of Sciences van tafel.
Horizontale transfer
Het scenario waarin de ene plant het gen van de andere plant stal, lijkt een stuk aannemelijker. De onderzoekers vonden sterk bewijs dat de varen het gen 179 miljoen jaar geleden verkreeg en dat het afkomstig was van de hauwmossen. Aangezien de hauwmossen het gen zo lang nadat de twee soorten zich van elkaar afscheidden (dat gebeurde 400 miljoen jaar geleden) aan de varens afstonden, moet er wel sprake zijn van een horizontale transfer. Hoe zag die transfer er dan uit? “Er moet contact tussen cellen zijn geweest,” stelt Li. Hij wijst erop dat de geslachtsorganen van varens niet met een beschermend laagje zijn bedekt en gemakkelijk in contact kunnen zijn geweest met hauwmossen. Het feit dat het gemakkelijk is om bij sperma en eicellen van varens te komen, betekent dat vreemd genetisch materiaal – zoals neochrome – waarschijnlijk ook heel gemakkelijk in een volgende generatie varens te introduceren is.
Het scenario waarin de ene plant het gen van de andere plant stal, lijkt een stuk aannemelijker. De onderzoekers vonden sterk bewijs dat de varen het gen 179 miljoen jaar geleden verkreeg en dat het afkomstig was van de hauwmossen. Aangezien de hauwmossen het gen zo lang nadat de twee soorten zich van elkaar afscheidden (dat gebeurde 400 miljoen jaar geleden) aan de varens afstonden, moet er wel sprake zijn van een horizontale transfer. Hoe zag die transfer er dan uit? “Er moet contact tussen cellen zijn geweest,” stelt Li. Hij wijst erop dat de geslachtsorganen van varens niet met een beschermend laagje zijn bedekt en gemakkelijk in contact kunnen zijn geweest met hauwmossen. Het feit dat het gemakkelijk is om bij sperma en eicellen van varens te komen, betekent dat vreemd genetisch materiaal – zoals neochrome – waarschijnlijk ook heel gemakkelijk in een volgende generatie varens te introduceren is.
Hoe de varen zich het
gen precies eigen maakte, mag dan een raadsel zijn. De varen pikte het gen wel
exact op het juiste moment in. Zonder het gen had de varen het later in
aanwezigheid van bloeiende planten wellicht niet gered.
Bronmateriaal:
"Ferns Borrowed Genes to Thrive in Low Light" - Duke.edu
De foto bovenaan dit artikel is gemaakt door Randi Hausken (via Wikimedia Commons).
"Ferns Borrowed Genes to Thrive in Low Light" - Duke.edu
De foto bovenaan dit artikel is gemaakt door Randi Hausken (via Wikimedia Commons).
.jpg)
