SciTechDaily

ניקולס

מעל 1400 שנה – מדענים מגלים את הצמח הימי העתיק ביותר הידוע

שעון גנטי חדש שפותח על ידי חוקרים בינלאומיים תיארך במדויק שיבוט של עשב ים בן 1402 שנים, ומציע תובנות לגבי אורך החיים והישרדות של מינים שיבוטים בסביבות ימיות, עם השלכות על גנטיקה לשימור ועל הגילוי הפוטנציאלי של האורגניזמים החיים העתיקים ביותר.

שיבוט עשב ים בים הבלטי הוא בן למעלה מ-1,400 שנה.

צוות שיתופי של חוקרים מקיאל, לונדון, אולדנבורג ודיוויס, קליפורניה, השתמש בהצלחה בשעון גנטי פורץ דרך כדי לקבוע את גילו של שיבוט צמח ימי ענק. לראשונה, הם תיארכו שיבוט עשב ים מהים הבלטי לתקופת הנדידה, לפני כ-1400 שנה. לשעון חדשני זה יש פוטנציאל לשימוש במגוון רחב של מִין, כולל אלמוגים, אצות וצמחים יבשתיים כמו קנים ופטל. הממצאים שלהם פורסמו בכתב העת טבע אקולוגיה ואבולוציה.

"רבייה צמחית כאמצעי רבייה חלופי נפוצה בממלכות החיות, הפטריות והצמחים", מסביר מנהיג המחקר ד"ר תורסטן רוש, פרופסור לאקולוגיה ימית במרכז GEOMAR הלמהולץ לחקר האוקיינוסים קיל. מה שמכונה "מינים משובטים" אלו מייצרים צאצאים דומים מבחינה גנטית על ידי הסתעפות או ניצנים ולעתים קרובות מגיעים לגודל של מגרש כדורגל או יותר. עם זאת, צאצאים אלו אינם זהים מבחינה גנטית.

עבודה קודמת של צוות בראשות חוקרי GEOMAR כבר הראתה שמוטציות סומטיות מצטברות בצאצאים וגטטיביים, תהליך הדומה לסרטן. כעת, צוות בראשות פרופ' ראוש, ד"ר בנג'מין ורנר (קווין מרי אוניברסיטת לונדון, QMUL), ופרופ' איליאנה באומס (מכון הלמהולץ למגוון ביולוגי ימי פונקציונלי באוניברסיטת אולדנבורג, HIFMB) השתמש בתהליך צבירת מוטציות זה כדי לפתח שעון מולקולרי חדש שיכול לקבוע את גילו של כל שיבוט בדיוק רב.

יישום השעון הגנטי

חוקרים מאוניברסיטת קיל, בראשות פרופסור רוש, יישמו את השעון החדש הזה על מערך עולמי של מרינת עשב הים הנפוצה זוסטרה (עשב צלפים), החל מהאוקיינוס ​​השקט ועד האוקיינוס ​​האטלנטי והים התיכון. בצפון אירופה במיוחד, הצוות מצא שיבוטים בני כמה מאות שנים, הדומה לגילם של עצי אלון גדולים.

השיבוט העתיק ביותר שזוהה היה בן 1402 והגיע מהים הבלטי. שיבוט זה הגיע לגיל מתקדם זה למרות סביבה קשה ומשתנה. זה הופך את שיבוט עשב הצלופח למבוגר יותר מכריש גרינלנד או ה-Ocean Quahog, שחיים רק כמה מאות שנים.

Seagrass Meadow הים הבלטי

אוכלוסיית עשב הים בים הבלטי. זו לא אוכלוסייה, אלא שיבוט. קרדיט: Pekka Tuuri

הערכות העידן החדש ואריכות החיים הללו עבור מינים משובטים ממלאים פער ידע חשוב. במיוחד בבתי גידול ימיים, מינים רבים היוצרים בתי גידול בסיסיים כמו אלמוגים ועשבים יכולים להתרבות וגטטיבית, והשיבוטים שלהם יכולים להיות גדולים מאוד. הייצור המתמשך של זרעים קטנים, זהים גנטית אך מופרדים פיזית משיבוט האב פירושו שהגיל והגודל מנותקים במינים אלה. המחקר החדש מספק כעת כלי לתארך שיבוטים אלה עם גבוה דיוק. "נתונים כאלה הם, בתורם, תנאי מוקדם לפתרון אחת מהחידות ארוכות השנים בגנטיקה לשימור, כלומר מדוע שיבוטים גדולים כל כך יכולים להימשך למרות סביבות משתנות ודינמיות", אומר תורסטן ראוש.

ברגע שהיה זמין גנום עשב צלופח באיכות גבוהה, ניתן היה להתחיל בעבודה. גורם מפתח נוסף במחקר היה שעמיתים מאוניברסיטת קליפורניה, דייויס (UC Davis) שמרו שיבוט עשב ים במיכלי התרבות שלהם במשך 17 שנים, ששימש כנקודת כיול. "מאמר זה מראה כיצד אינטראקציות בין-תחומיות בין ביולוגים אבולוציוניים של סרטן לאקולוגים ימיים יכולים להוביל לתובנות חדשות", אומר ד"ר בנג'מין ורנר, מרצה למתמטיקה ואבולוציה של סרטן ב-QMUL, המתמקד באבולוציה הסומטית של גידולים המתפתחים גם באופן שיבוט. פרופ' ד"ר איליאנה באומס, אקולוגית מולקולרית ב-HIFMB, מוסיפה: "כעת אנו יכולים ליישם את הכלים הללו על אלמוגים בסכנת הכחדה כדי לפתח אמצעי שימור יעילים יותר, להם אנו זקוקים בדחיפות מכיוון שגלי חום חסרי תקדים מאיימים על שוניות האלמוגים".

"אנו מצפים שמיני עשב ים אחרים והשיבוטים שלהם מהסוג פוסידוניה, המשתרעים על פני יותר מעשרה קילומטרים, יציגו גילאים גבוהים עוד יותר ובכך יהיו ללא ספק האורגניזמים העתיקים ביותר על פני כדור הארץ", אומר תורסטן ראוש. אלו יהיו מושאי הלימוד הבאים.

המחקר מומן על ידי תוכנית גבולות האדם למדע (HFSP).

ניקולס