La autofecundación es un problema, ya que conduce a la endogamia. Los sistemas de reconocimiento que evitan la autofecundación han evolucionado para garantizar que una planta se aparee solo con una planta genéticamente diferente y no consigo misma. Se encuentran los sistemas de reconocimiento subyacentes a la autoincompatibilidadTodo lo que nos rodea en la naturaleza, y se puede encontrar en al menos 100 familias de plantas y el 40% de las especies. Hasta ahora, sin embargo, los investigadores no han sabido cómo evoluciona la sorprendente diversidad en estos sistemas. Un equipo de investigadores del Instituto de Ciencia yTechnology Austria IST Austria ha dado pasos para descifrar cómo evolucionan los nuevos tipos de apareamiento en los sistemas de autoincompatibilidad sin auto reconocimiento, lo que lleva a la increíble diversidad genética vista en la naturaleza. Los resultados se publican en la edición de este mes Genética .
En plantas como los dragones y la petunia, cuando el polen cae en el estigma, germina y comienza a crecer. Sin embargo, el estigma contiene una toxina una SRNasa que detiene el crecimiento del polen. El polen a su vez tiene un equipo de genes Genes F-box que producen antídotos para todas las toxinas, excepto para la toxina producida por el estigma "propio". Por lo tanto, el polen puede fertilizar cuando cae en un estigma que no pertenece a la misma planta, pero no cuando cae en la planta.propio estigma. Puede parecer un sistema duro, pero las plantas pueden usar este sistema antídoto de toxina para asegurarse de que solo se apareen con una planta genéticamente diferente. Esto es importante ya que la autofecundación conduce a la endogamia, lo que es perjudicial para la descendencia.
En los sistemas de no auto reconocimiento, los genes masculinos polen y femeninos estigma trabajan juntos como un equipo para determinar el reconocimiento, de modo que una variación particular de los genes masculinos y femeninos forme un tipo de apareamiento.Los sistemas de reconocimiento se encuentran a nuestro alrededor en la naturaleza y tienen una asombrosa diversidad de tipos de apareamiento, por lo que la gran pregunta en su evolución es: ¿cómo evolucionar un nuevo tipo de apareamiento cuando hacerlo requiere una mutación en ambos lados? Por ejemplo, cuando hayes un cambio en el lado femenino estigma, produce una nueva toxina para la cual ningún otro polen tiene un antídoto, por lo que el apareamiento no puede ocurrir. Esto significa que debe haber un cambio en el lado masculino polenprimero, para que aparezca el antídoto y luego espere un cambio correspondiente en el estigma lado femenino ¿Pero cómo funciona esta coevolución cuando la evolución es un proceso aleatorio? ¿Existe un orden particular de mutaciones que es más probable que genere¿Un nuevo tipo de apareamiento?
Para descifrar cómo evolucionaron estos sistemas complejos de no auto reconocimiento, Melinda Pickup, una postdoctorado en el grupo de Nick Barton en IST Austria y bióloga experimental de plantas, trabajó junto con teóricos y postdocs anteriores en el grupo Barton Katarina Bodova, ahoraProfesor asistente en la Universidad Comenius en Bratislava, Tadeas Priklopil, ahora postdoctorado en la Universidad de Lausana, así como David Field, ahora Profesor asistente en la Universidad de Viena. Este proyecto es un ejemplo de una situación en la que abordar una cuestión biológica requiere las habilidadesde científicos de muy diferentes campos de investigación, en este caso los campos de la genética evolutiva, la teoría de juegos y las matemáticas aplicadas. "Este proyecto muestra cómo la colaboración entre científicos con antecedentes muy diferentes puede combinar la visión biológica con el análisis matemático, para arrojar algo de luz sobre un fascinanterompecabezas evolutivo ", explica Nick Barton.
A través del análisis teórico y la simulación, los investigadores investigaron cómo los nuevos tipos de apareamiento pueden evolucionar en un sistema de no auto reconocimiento. Encontraron que hay diferentes vías por las cuales los nuevos tipos pueden evolucionar. En algunos casos esto sucede a través de una etapa intermedia de sercapaz de autofecundarse, pero en otros casos ocurre por ser autoincompatible. También descubrieron que los nuevos tipos de apareamiento solo evolucionaron cuando el costo de la autofecundación a través de la endogamia fue alto. Estar incompleto, es decir, faltar FSe descubrió que los genes de caja que producen antídotos para las toxinas femeninas son importantes para la evolución de los nuevos tipos de apareamiento: los tipos de apareamiento completos con un conjunto completo de genes F-Box permanecieron durante más tiempo, ya que tienen el mayornúmero de parejas de apareamiento. Los nuevos tipos de apareamiento evolucionaron más fácilmente cuando había menos tipos de apareamiento en la población. Además, la demografía en una población afecta la evolución de los sistemas de no auto reconocimiento: tamaño de la población y mutaciónlas tasas influyen en cómo evoluciona este sistema.
Entonces, aunque parece que tener un equipo completo de genes de polen F-box y, por lo tanto, antídotos es la mejor manera para que evolucionen los nuevos tipos de apareamiento, este sistema es complejo y puede cambiar a través de una serie de vías diferentes.los investigadores descubrieron que los nuevos tipos de apareamiento podrían evolucionar, la diversidad de genes en sus simulaciones teóricas fue menor en comparación con lo que se ve en la naturaleza. Para Melinda Pickup, esta observación es intrigante: "Hemos proporcionado cierta comprensión del sistema, pero hayaún hay muchas más preguntas y el misterio de la gran diversidad en la naturaleza aún existe "
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Materiales proporcionados por Instituto de Ciencia y Tecnología de Austria . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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