Wykorzystując eksperyment jęczmienia kompozytowego cross II (CCII), rozpoczęty w 1929 r., w długoterminowym badaniu naukowcy zaobserwowali szybką adaptację jęczmienia, podkreślając jego przetrwanie i ewolucję pod różnymi presjami środowiskowymi. Odkrycia wskazują na znaczną adaptację do klimatu, szczególnie w zakresie czasu reprodukcji, ale zauważono również, że ten sukces adaptacyjny nie korelował z najwyższym plonem w porównaniu z tradycyjnymi metodami hodowli. Źródło: SciTechDaily.com
Długoterminowe badania prowadzone od 1929 r. ujawniły istotne informacje na temat ewolucji jęczmienia, pokazując jego adaptację do różnych środowisk i znaczący wpływ doboru naturalnego. Badanie to podkreśla ograniczenia hodowli ewolucyjnej i podkreśla potrzebę dalszych badań w celu zwiększenia plonów.
Wykorzystując jeden z najstarszych na świecie eksperymentów biologicznych, rozpoczęty w 1929 r., naukowcy odkryli, w jaki sposób na jęczmień, główną uprawę, wpływają presje rolnicze i zmieniające się środowisko naturalne. Odkrycia te podkreślają znaczenie badań długoterminowych w zrozumieniu dynamiki ewolucji adaptacyjnej.
Przetrwanie roślin uprawnych po ich rozproszeniu w różnych środowiskach jest klasycznym przykładem szybkiej ewolucji adaptacyjnej. Na przykład jęczmień, ważna uprawa neolityczna, rozprzestrzenił się szeroko po udomowieniu ponad 10 000 lat temu i w ciągu zaledwie kilku tysięcy pokoleń stał się podstawowym źródłem pożywienia ludzi i zwierząt gospodarskich w Europie, Azji i Afryce Północnej. Tak szybka ekspansja i uprawa poddały roślinę silnej presji selekcyjnej, w tym sztucznej selekcji pod kątem pożądanych cech i naturalnej selekcji polegającej na zmuszaniu jej do przystosowania się do nowych, zróżnicowanych środowisk.
Spostrzeżenia genetyczne z eksperymentu krzyżowego II jęczmienia
Chociaż poprzednie badania wczesnych odmian jęczmienia pozwoliły zidentyfikować część historii genetycznej populacji rośliny i sporządzić mapę loci genetycznych, które przyczyniły się do jego rozprzestrzeniania się, trudno jest określić szybkość i ogólną dynamikę tych procesów bez bezpośredniej obserwacji. Wykorzystując jeden z najstarszych i najbardziej długotrwałych eksperymentów ewolucyjnych na świecie, kompozytowy krzyż jęczmienia II (CCII), Jacob Landis i współpracownicy obserwowali proces lokalnej adaptacji jęczmienia przez prawie sto lat. CCII to wielopokoleniowy eksperyment ogrodniczy rozpoczęty w 1929 roku, mający na celu przystosowanie zróżnicowanej genetycznie populacji 28 odmian jęczmienia do warunków środowiskowych Davis w Kalifornii.
Chociaż eksperyment rozpoczął się od tysięcy genotypów wiele dziesięcioleci temu, Landis i in. pokazują, że dobór naturalny drastycznie zmniejszył tę różnorodność, unicestwiając prawie wszystkie genotypy założycielskie, prowadząc do dominacji pojedynczej linii klonalnej stanowiącej większość populacji. Zmiana ta nastąpiła szybko, wraz z ustaleniem linii klonalnej do 50. pokolenia. Według ustaleń ta udana linia składa się głównie z alleli pochodzących ze środowisk śródziemnomorskich, takich jak środowisko Davisa. Co więcej, autorzy wykazali, że geny będące przedmiotem selekcji wskazują na główną rolę klimatyczną podczas adaptacji, w tym silną selekcję wpływającą na czas reprodukcji.
„Znaleźliśmy w tym eksperymencie znaczące dowody na to, że lokalna adaptacja dominuje nad ewolucją. Jednakże pomimo wczesnego, szybkiego wzrostu plonów CCII, ewolucyjne podejście do hodowli nie nadążało za korzyściami zaobserwowanymi w przypadku metod hodowli opartych na rodowodach” – pisze Landis i in. „Zrozumienie, dlaczego najbardziej konkurencyjne genotypy powstałe podczas lokalnej adaptacji niekoniecznie dają najwyższą wydajność, będzie bardzo interesujące w przyszłości”.
Odniesienie: „Dobór naturalny napędza wyłaniającą się jednorodność genetyczną w stuleciu eksperymentu z jęczmieniem” Jacoba B. Landisa, Angeliki M. Guercio, Keely E. Brown, Christophera J. Fiscusa, Petera L. Morrella i Daniela Koeniga, 12 lipca 2024 r. , Nauka.
DOI: 10.1126/science.adl0038
