Grootste DNA-stamboom voor bloemplanten ooit onthuld
(24-04-2024) Wetenschappers bouwen baanbrekende DNA-stamboom van planten met 1,8 miljard letters van genetische code
- DNA van meer dan 9.500 bloemplanten gesequeneerd om enorme DNA-stamboom te bouwen
- 'Als een periodiek systeem voor planten' - stamboom brengt verwantschap tussen planten in kaart
- DNA-sequenties van levende en eeuwenoude planten, inclusief uitgestorven en bedreigde soorten
- Nieuw licht op Darwins 'abominabele mysterie' over de evolutie van bloemplanten
- Veel toepassingen, van plantenclassificatie tot de ontdekking van nieuwe medicijnen
Een internationaal team van 279 wetenschappers uit 27 verschillende landen presenteert in het tijdschrift Nature een nieuwe, actuele versie van de stamboom van bloemplanten. UGent'ers Lars Chatrou en Federico Fabriani werkten mee aan dit baanbrekende onderzoek.
"De diversiteit van bloemplanten is te groot om door een individuele botanicus gekend en bestudeerd te worden. Deze diversiteit is ingedeeld in ruim 400 plantenfamilies, en daarom specialiseren de meeste botanici zich in één plantenfamilie. Zelf ben ik een van de weinige specialisten wereldwijd in de 'zuurzakfamilie', die bestaat uit ongeveer 2500 soorten bomen en lianen in tropische regenwouden. Mijn collega Federico Fabriani werkte vooral met de wolfsmelkfamilie", zegt Lars Chatrou (UGent)
Eeuwenoude en zelfs uitgestorven planten
Een belangrijke troef aan dit onderzoek is de enorme diversiteit aan gedroogd plantmateriaal dat bewaard wordt in herbariums. In alle herbariums ter wereld, waaronder dat van de UGent, liggen in totaal zo'n 400 miljoen plantenspecimens. Ruim een derde van alle data die het team genetisch bestudeerde, kwam van herbariumspecimens. Zo slaagde het team erin om een 'sandwort' (een soort die verwant is aan onze Belgische zandmuur), een plant die bijna 200 jaar geleden in Nepal werd verzameld, te sequeneren en - ondanks de slechte kwaliteit van het DNA - toch in de stamboom te plaatsen. Het team analyseerde zelfs uitgestorven planten, zoals een verwant van de olijf van Guadalupe Island, die sinds 1875 uitgestorven is.
"We werkten als het ware samen met botanici uit het verleden. We maakten gebruik van de schat aan gegevens in historische herbariums, waarvan sommige al in het begin van de 19e eeuw werden verzameld. Onze beroemde voorgangers zoals Charles Darwin of Joseph Hooker hadden niet kunnen voorzien hoe belangrijk deze herbariums vandaag zouden zijn. DNA was tijdens hun leven nog niet eens ontdekt!", zegt Professor William Baker, Senior Research Leader - Tree of Life.
Darwins 'abominabele mysterie'
Dankzij de nieuwe stamboom laten de onderzoekers nu zien hoe de bloemplanten zich in de loop van de tijd ontwikkelden. Ze ontdekten dat vroege bloemplanten inderdaad explodeerden in diversiteit, waarbij kort na hun ontstaan meer dan 80% van de belangrijkste groepen ontstonden die vandaag de dag bestaan. De snelheid stabiliseerde gedurende de volgende 100 miljoen jaar, tot aan een nieuwe diversificatiegolf ongeveer 40 miljoen jaar geleden. Deze nieuwe inzichten zouden Darwin gefascineerd hebben, en ze helpen de wetenschappers van vandaag om te begrijpen hoe en waarom soorten zich diversifiëren.
Nieuwe medicijnen
De open toegang zal wetenschappers ook helpen om de gegevens optimaal te gebruiken, bijvoorbeeld door om via artificiële intelligentie te voorspellen welke plantensoorten moleculen kunnen bevatten voor nieuwe medicijnen.
"Het is een uitdaging is om te weten welke van de ongeveer 330.000 bloemplanten wetenschappelijk onderzocht moeten worden in de zoektocht naar nieuwe medicijnen. Bij Kew passen we artificiële intelligentie toe om te voorspellen welke plantensoorten chemicaliën bevatten met farmaceutisch potentieel voor malaria. Deze enorme nieuwe dataset biedt opwindende mogelijkheden om onze voorspellingen te verbeteren en zo de ontdekking van geneesmiddelen uit planten te versnellen", zegt Melanie-Jayne Howes, Senior Research Leader bij de Royal Botanical Garden van Kew.
Contact
09 264 50 14