Вулкан унищожава всичките растения на остров. ДНК-то им разкри как животът започва отначало

Моментна снимка на ранното развитие на екосистемата разкрива генетични особености. Изчезнало островно растение разкрива тайната на живота

Ваня Милева Последна промяна на 17 септември 2025 в 00:00 84 0

Покритият с изстинала лава остров Нишиношима

Кредит Japanese Coast Guard (CC BY-NC 2.0)
На вулканичен остров, който периодично рестартира екосистемата си, учените разкриха генетичната история на изчезнало растение. Техните открития разкриват как случайността, ограниченото пристигане на семена и природните бедствия са оформили еволюцията му.

Вулканичните изригвания на отдалечения остров Нишиношима многократно заличават земята, давайки на учените рядка възможност да изучават най-ранните етапи на живота. Изследователи са проследили генетичния произход на изчезнала растителна популация до близкия Чичиджима, но са открили поразителни странности – доказателства за ефекта на основателя и генетичния дрейф. Тези открития хвърлят светлина върху това как растенията реколонизират сурови среди и как екосистемите еволюират от нулата.

Покритият с изстинала лава остров НишиношимаПокритият с изстинала лава остров Нишиношима. Кредит: Wikimedia Commons

Учени от Токийския столичен университет са определили генетичния произход на вече изчезнала растителна популация от Нишиношима, вулканичен остров, чиито чести изригвания периодично "нулират" растителността.

Проследявайки произхода на популацията до близък остров, изследователите са открили различни генетични особености, дължащи се на рядкостта на семената, достигащи до там, включително "ефект на основателя". Техните открития предлагат рядък поглед към най-ранните етапи от развитието на екосистемата в изолирана среда.

Ефект на основателя

Ефектът на основателя е генетичен принцип, при който нова популация се създава от малка, изолирана група индивиди от по-голяма популация, което води до загуба на генетично разнообразие. Генетичният състав на тази нова популация е ограничен до гените, присъстващи в нейните основатели, които може да не са представителни за оригиналната, по-голяма популация. Това може да доведе до значително различни алелни честоти и повишен шанс определени гени (включително вредни) да станат често срещани, което да повлияе на здравето и адаптивността на новата популация.

Нишиношима, част от веригата острови Огасавара, се намира на около 1000 километра южно от континенталната част на Токио. Там редовно се наблюдава вулканична активност - скорошна серия от големи изригвания през 2013 г. унищожава почти цялата му растителност. Колкото и опустошително да е това за растителния свят, тези периодични "нулирания" и огромната отдалеченост на острова дават на учените рядък поглед към ранното развитие на екосистемите, докато новопристигналият генетичен материал се бори да се закрепи.

Екип, ръководен от професор Коджи Такаяма (Koji Takayama) от Токийския столичен университет, бивш член на университета в Киото, изследва проби от обикновена тученица, Portulaca oleracea, открити на острова през 2019 г., точно преди изригване да унищожи почти цялата флора на острова. Докато самият вид се среща в умерен и тропически климат по целия свят, популацията на Нишиношима сега се смята за изчезнала. Извършен е генетичен анализ на тези редки проби, една от 254 отделни проби, взети от общо 51 отделни популации, взети от цяла Япония и Гуам.

Oбикновена тученица Portulaca oleraceaOбикновена тученица Portulaca oleracea. Кредит: Wildflowers of the National Capital Region (CC BY-NC-SA 4.0)

Чрез внимателно сравнение екипът започнал да разкрива откъде произлиза популацията в Нишиношима и къде се намира тя в "родословното дърво" (филогенетичното дърво) на вида Portulaca oleracea. Те извършват както изследване на хлоропластната ДНК, така и цялостно геномно проучване на ядрената ДНК, като разпределят семействата въз основа на генетични прилики.

Установено е, че те са най-тясно свързани с популациите, открити в близкия Чичиджима, друг вулканичен остров. Става обаче ясно също, че индивидите от Нишиношима имат различни генетични черти. Важно е да се отбележи, че те сякаш произлизат от много малко индивиди, което води до силно отклонение в последващата генетична дивергенция. Това се нарича ефект на основателя.

Семената на обикновената тученица са плоски, сплеснати и с размер по-малък от милиметър, което улеснява разпространението им чрез вятъра, птиците и океанските течения. Анализът на екипа обаче показва, че възможностите на растението да оцелее на острова трябва да са били много ограничени. Наблюдаваният ефект на основателя в генетичния състав на пробите е бил много силен. Те също така откриват доказателства за генетичен дрейф, при който изолирани събития като тайфуни и вулканични изригвания, а не естествен подбор, са отговорни за промените в генетиката.

Генетичен дрейф

Генетичният дрейф е промяната в честотата на генните варианти (алели) в популацията от едно поколение на следващото, дължаща се на случайност За разлика от естествения подбор , който благоприятства полезните черти, генетичният дрейф е неселективен, случаен процес, който може да доведе до загуба на алели, фиксиране или намаляване на общата генетична вариация в дадена популация. Ефектите му са по-изразени в по-малки популации, където случайните събития имат по-голямо въздействие върху генофонда.

Работата на екипа е първи поглед към филогенетиката на вече изчезнала популация. Уникалната среда на островите дава на учените поглед върху зараждащите се етапи на генетичната еволюция в изолирани островни среди, от това как популациите се създават чрез транспортиране на семена до това как оцеляват и процъфтяват. Това може да доведе и до прозрения за това как растителните популации се възстановяват след природни бедствия.

Справка: Hiroshi Noda, Tomoyuki Nakano, Kazuto Kawakami, Takashi Kamijo, Mari Marutani, Michael Angelo Paragas Fernandez, Koji Takayama. Origin of populations of Portulaca oleracea on Nishinoshima, an active volcanic oceanic island. Plant Systematics and Evolution, 2025; 311 (4) DOI: 10.1007/s00606-025-01957-y

Източник: A volcano erased an island’s plants. Their DNA revealed how life starts over, Tokyo Metropolitan University

Виж още за:
    Най-важното
    Всички новини

    Още от Животът

    Коментари

    За писането на коментар е необходима регистрация.
    Моля, регистрирайте се от TУК!
    Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!

    Няма коментари към тази новина !