Mezinárodní tým vědců z katedry botaniky Přírodovědecké fakulty UP, Univerzity Karlovy a univerzity ve švédském Lundu pomocí analýzy DNA popsal počínající vývoj nových druhů mikroskopické řasy Synura petersenii ze skupiny zlativek, který souvisí především s její dlouhodobou adaptací na měnící se životní podmínky. K tomu závěru vědci dospěli díky studiu více než stovky vzorků řasy odebraných z několika jezer v Evropě a Kanadě. Výsledky jejich práce byly publikovány v časopise Current Biology.
„Způsob, jakým vznikají nové druhy organismů, patří mezi fundamentální otázky biologie. Významný posun způsobilo relativně levné a efektivní sekvenování DNA. Výzkum v této oblasti se ale zatím převážně omezuje na zvířata a rostliny. A to i přesto, že naprostou většinu druhů na planetě tvoří mikroorganismy. Spolu s kolegy z Univerzity Karlovy (práce byla vedená Pavlem Škaloudem) a univerzity ve švédském Lundu jsme se pokusili tuto mezeru vyplnit,“ uvedl Petr Dvořák z katedry botaniky přírodovědecké fakulty.
Vědci si pro výzkum vybrali řasu Synura petersenii, která náleží do skupiny zlativek (Chrysophyta, Stramenopila). Tato řasa žije běžně v planktonu jezer v našich zeměpisných šířkách. Jedná se o koloniální bičíkovce, jejichž buňka je pokrytá křemičitými šupinami. Na nich lze pomocí elektronového mikroskopu spatřit výrazné ornamenty, které jsou druhově specifické.
„Pro objasnění faktorů, které vedly k diverzifikaci v rámci tohoto druhu, jsme pořídili více než 100 laboratorních kultur ze vzorků z několika jezer v Evropě a Kanadě. Jedná se o největší soubor dat tohoto typu mezi řasami a prvoky. Pomocí sekvenování DNA jsme získali reprezentaci celého genomu každé laboratorní kultury a následně zrekonstruovali evoluční vztahy mezi jednotlivými vzorky,“ popsal.
Analýzy populační struktury odhalily, že řasa Synura petersenii se za více než 100 000 let vyvinula do tří diverzifikovaných populací, které jsou na cestě k tomu stát se v budoucnu novými druhy. „Diverzifikace začala před 125 000 lety, tedy ještě před posledním glaciálem, což bylo vypočteno na základě datování pomocí molekulárních hodin. Výrazná radiace populací probíhala v posledních 14 500 letech, tedy po poslední velké době ledové. Z toho můžeme vyvodit, že diverzifikaci této řasy stejně jak u rostlin ovlivnily klimatické změny. Diverzifikace řasy Synura byla navíc velmi rychlá v porovnání s ostatními řasami, u kterých tento proces trvá řádově miliony let,“ podotkl Petr Dvořák.
K diverzifikaci populací této řasy vedla adaptace na lokální podmínky, zejména různé teploty a množství rozpuštěných látek ve vodě. Evoluci jednotlivých populací ovlivnily také vydatné deště, které způsobují vyplavování živin ze dna, promíchají vodu a snižují průhlednost, což ovlivňuje všechny planktonní organismy, které musí být na tyto události adaptované. „Nezanedbatelnou roli hrála také geografická vzdálenost na úrovni mezikontinentální, i když se organismům původně přisuzovaly téměř neomezeně velké schopnosti šířit se po celé planetě. Populace se stále diverzifikují v nové druhy, přestože mezi nimi nadále probíhá genetický tok. Z toho vyplývá, že ekologická diverzifikace je silnějším faktorem než genetické promíchávání linií,“ dodal Petr Dvořák.