改变生物多样性的意外人为干预当植物繁殖和扩散时,始终认为由细胞核中的DNA确定的性状独立地遗传于由叶绿体中的DNA确定的性状。然而,Wageningen UR最近进行的研究表明情况并非总是如此。研究人员PádraicHump,Joost van Heerwaarden,Jeremy Harbinson和Mark Aarts表明,一种单一类型的拟南芥(Arabidopsis thaliana)遍布英格兰东南部和中部的铁路网络,几乎没有任何遗传变异,从而大大改变了遗传基因长期其他当地拟南芥种群的特写。由于叶绿体DNA中的一个突变确保了植物对阿特拉津的抗性,该植物能够做到这一点,阿特拉津是一种直到20世纪90年代初才经常使用的除草剂。“ 当代生物学 ”杂志本周发表了一篇关于这一主题的科学文章。
在伊利的Thale水芹
博士候选人PádraicHump对光合作用的兴趣导致了这一独特的发现。在早期的研究中,他读到了一种对阿特拉津产生抗药性的拟南芥。然而,这种发展对它们的光合作用产生了负面影响,植物利用太阳光将水和二氧化碳转化为氧气和糖类。1988年,在英国剑桥附近的一个小城市伊利的火车站,首次聚集了有关的水芹。当Pádraic前往诺威奇参加一个会议时,火车在伊利停了下来。Pádraic记得他读过的关于'Ely'thale水芹的信息,然后下了火车从他在车站找到的几株植物中收集种子。回到瓦赫宁根后 他播种了这些并调查了导致抗阿特拉津抗性的突变是否仍然存在。他发现超过一半的植物仍有这种突变 - 这是一个非常奇特的发现,因为英国铁路在1992年停止使用阿特拉津。这产生了新的问题,包括在阿特拉津停止使用二十年后这种突变是如何存在的,以及这种类型的水芹是否在伊利以外的地方被发现。
通过铁路传播
为了解决这个问题,计划到英国进行各种旅行。研究人员收集了英格兰各地的车站和铁路周围的植物种子以及远离铁路的植物种子。然而,搜索区域延伸到Ely以外,将研究人员带到康沃尔郡和赫里福德郡,在那里也发现植物具有引起阿特拉津抗性的相同突变。
对这些植物的分析产生了一幅有趣的画面。首先,抗莠去津的植物只发生在铁路周围地区,而不是在这种环境之外。其次,虽然伊利周围的植物大量存在,但它们也偶尔出现在英格兰西南部。最后,所有植物都具有相同的基因组成。最后一个特征是特别有趣的,因为在遗传学方面,拟南芥通常非常多样化。因此,研究人员得出的结论是,铁路公司多年来使用阿特拉津已经通过铁路在英国大规模扩散了一种特定类型的水芹。
这种人为干预导致了水芹的当地生物多样性恶化,尽管阿特拉津至少在二十年内没有用于控制英国铁路上的杂草。此外,尽管莠去津抗性植物在利用阳光产生糖类生长方面效率较低,但这些植物在某些地方仍然大量存在。一个重要的科学结论是,对叶绿体中DNA突变的强烈选择意味着拟南芥的全基因组即所有遗传性状几乎不变地传递给种子。到目前为止,这在进化论中几乎从未被考虑过。