منذ حوالي 86 مليون سنة ، بعد حدوث خطأ في انقسام الخلايا ، تضاعف جينوم ويلويتشيا بالكامل خلال فترة من الجفاف المتزايد والجفاف المطول في المنطقة – وربما تشكل الصحراء. من ناميب نفسها ، قال تاو وان، عالم النبات في حديقة بحيرة الجنية النباتية في شنتشن ، الصين ، والمؤلف الرئيسي للدراسة. وقال إن “الإجهاد الشديد” غالبًا ما يرتبط بأحداث تكرار الجينوم.
وأضاف الدكتور ليتش ، المؤلف المشارك في الدراسة ، أن الجينات المضاعفة يتم إطلاقها أيضًا من وظائفها الأصلية ، ومن المحتمل أن تأخذ وظائف جديدة.
ومع ذلك ، قال الدكتور وان إن الحصول على المزيد من المواد الجينية له تكلفة. “إن النشاط الأساسي في الحياة هو تكرار الحمض النووي ، لذلك إذا كان لديك جينوم كبير ، فإن الأمر يتطلب طاقة كبيرة للحفاظ على الحياة” ، خاصة في مثل هذه البيئة القاسية.
ومما زاد الطين بلة ، أن جزءًا كبيرًا من جينوم ويلويتشيا يتكون من تسلسلات DNA ذاتية التكاثر “غير المرغوب فيها” تسمى retrotransposons. قال الدكتور ليتش: “الآن هذه النفايات بحاجة إلى تكرارها وإصلاحها”.
اكتشف الباحثون “انفجارًا” في نشاط الينقولات العكسية منذ مليون إلى مليوني سنة ، ربما بسبب زيادة الإجهاد الحراري. ولكن لمواجهة هذا ، خضع جينوم ويلويتشيا لتغييرات جينية واسعة النطاق أدت إلى إسكات تسلسلات الحمض النووي غير المرغوب فيها ، من خلال عملية تسمى مثيلة الحمض النووي.
قال الدكتور وان إن هذه العملية ، إلى جانب القوى الانتقائية الأخرى ، قللت بشكل كبير من حجم وتكلفة صيانة الطاقة لمكتبة الحمض النووي المكررة في Welwitschia ، مما منحها “جينومًا فعالًا للغاية ومنخفض التكلفة.”
وجدت الدراسة أيضًا أن ويلويتشيا لديها تغييرات جينية أخرى مخبأة في أوراقها.
ينمو متوسط ورقة النبات من قمم النبات أو قمم ساقه وفروعه. وقال الدكتور وان إن الطرف الأصلي للنمو ويلويتشيا يموت وتتساقط الأوراق بدلاً من منطقة ضعيفة من تشريح النبات تسمى النسيج القاعدي ، والتي توفر خلايا جديدة للنبات النامي. يمكن أن تساعد أعداد النسخ الكبيرة أو النشاط المتزايد لجينات معينة تشارك في التمثيل الغذائي الفعال ونمو الخلايا ومرونة الإجهاد في هذا المجال على الاستمرار في الازدهار في ظل الإجهاد البيئي الشديد. في عالم يسوده الاحترار ، يمكن للدروس الجينية التي تقدمها ويلويتشيا أن تساعد البشر على إنتاج محاصيل أكثر مرونة وأقل عطشًا.
