A duplicação do genoma desempenha um papel importante no desenvolvimento de formas e estruturas de organismos vegetais e suasmudanças ao longo de longos períodos de evolução. Bia³logos da Universidade de Heidelberg sob a direção do Prof. Dr. Marcus Koch fizeram essa descoberta em sua pesquisa da familia Brassicaceae. Para determinar o escopo das diferentes variações ao longo de 30 milhões de anos, eles analisaram todas as 4.000 espanãcies desta familia de plantas e investigaram nonívelde gaªnero sua diversidade morfola³gica com respeito a todos os seus traa§os caractera­sticos. Os resultados desta pesquisa foram publicados na revista Nature Communications .

A forma externa de uma planta, também conhecida como morfologia, depende notavelmente de fatores ambientais e suas influaªncias. Isso éverdade em escalas de tempo curtas de desenvolvimento individual, bem como a longo prazo em uma escala evolutiva. "Uma espanãcie de planta sempre incorpora apenas uma parte da amplitude possí­vel da variação morfola³gica na evolução, permitindo assim que linhas evolutivas relacionadas sejam estudadas como um grupo por sua disparidade morfola³gica", enfatiza o Prof. Koch, que lidera o grupo de pesquisa Biodiversidade e Sistema¡tica de Plantas no Center for Organismal Studies (COS) da Heidelberg University. A extensão dessa disparidade pode ser vista como um potencial evolutivo para adaptações a ambientes alterados e uma diferenciação associada.

Para medir a variação morfola³gica, os pesquisadores primeiro registraram os traa§os caractera­sticos das 4.000 espanãcies de Brassicaceae em uma lista de verificação que descreve a identidade e as correlações das espanãcies. Eles então construa­ram uma a¡rvore geneala³gica emnívelde gaªnero a partir de dados de DNA de sequenciamento de próxima geração para visualizar e testar a dina¢mica evolutiva subjacente. A a¡rvore facilita o estudo de caracteri­sticas complexas e seu desenvolvimento ao longo da evolução e as coloca no contexto de outros processos e eventos, como duplicações do genoma ou grandesmudanças nas taxas de especiação. As duplicações do genoma, ou seja, a multiplicação de todo o genoma em uma canãlula, descrevem um processo excepcional em plantas terrestres para disponibilizar variabilidade genanãtica adicional.

"Um resultado surpreendente de nosso estudo éque não hánenhuma inovação fundamental no que diz respeito a s caracteri­sticas morfola³gicas estudadas. Os traa§os de cara¡ter mudam constantemente e parecem ser arbitrariamente montados repetidamente. As antigas linhas evolutivas fazem uso do potencial morfola³gico de uma forma diferente. forma, mas não diferem entre si em termos de disparidade. Dessa forma, a evolução pode ocorrer de forma rápida e divergente ", afirma Marcus Koch.

Esses padraµes estãoassociados a duplicações do genoma, que refletem os componentes genanãticos, bem como a um rápido aumento nas taxas de especiação como uma expressão da pressão de seleção de ambientes passados ​​e em mudança. Consequentemente, as atuais Brassicaceae exibem mais de 40 por cento de espanãcies polipla³ides, que sofreram duplicações do genoma e carregam um conjunto maºltiplo de cromossomos. "Isso significa que uma espanãcie como o agria£o, Arabidopsis thaliana, passou por pelo menos três duplicações do genoma ao longo da evolução das plantas com flores nos últimos 160 milhões de anos. No entanto, essa espanãcie ainda tem apenas dez cromossomos porque os genomas precisam ser posteriormente estabilizado e geralmente reduzido a longo prazo ", explica o Prof. Koch.

A pesquisa foi conduzida principalmente no a¢mbito do programa priorita¡rio da DFG "Soluções de Plantas Evoluciona¡rias para Desafios Ecola³gicos" (SPP 1529). Os dados estãodisponí­veis em um banco de dados de acesso paºblico.