Određivanje načina na koji se jedna vrsta razlikuje od druge bilo je predmet fascinacije još od Charlesa Darwina. Novo istraživanje koje je vodio Carnegiejev Matthew Evans i objavljeno u Nature Communications razjašnjava mehanizam koji razlikuje kukuruz od trave njegovog drevnog pretka, teosintea.
Specijacija zahtijeva izolaciju. Ponekad ovu izolaciju olakšava geografija, kao što su planinski lanci ili otoci koji dijele dvije populacije i sprječavaju ih da se križaju dok ne postanu različite vrste. Ali u drugim slučajevima, prepreke koje razdvajaju vrste su fiziološki čimbenici koji ih sprječavaju da se uspješno pare ili da proizvedu održivo potomstvo.
"U biljkama se ova genetska izolacija može održavati značajkama koje sprječavaju 'muški' pelud jedne vrste da uspješno oplodi 'ženski' tučak druge vrste," objasnio je Evans.
Prije otprilike 9 000 godina, kukuruz ili kukuruz pripitomljen je iz teosintea u dolini rijeke Balsas u Meksiku. Neke populacije dviju trava su kompatibilne za uzgoj. Ali drugi rastu na istim područjima i cvjetaju u isto vrijeme, ali rijetko proizvode hibride.
Bilo je poznato da je klaster gena nazvan Tcb1-s jedan od tri koji daju nekompatibilnost između ovih rijetko hibridizirajućih populacija kukuruza i teozinta. Za razliku od druga dva, nalazi se gotovo isključivo u divljem teosintu. Sadrži i muške i ženske gene koji kodiraju sposobnost divljeg teozinta da odbaci pelud kukuruza.
U spolno kompatibilnim biljkama, pelud, koji je u osnovi sredstvo za isporuku sperme, slijeće na tučak i tvori cijev koja se izdužuje i zariva dolje u jajnik, gdje se jajna stanica oplodi. Ali to se ne događa kada pelud kukuruza sleti na tučak ili svilu divlje biljke teosinte.
Evans i njegovi kolege - Carnegiejev Yongxian Lu (prvi autor), Samuel Hokin i Thomas Hartwig, zajedno s Jerryjem Kermicleom sa Sveučilišta Wisconsin Madison - pokazali su da Tcb1-ženski gen kodira protein koji je sposoban modificiranja staničnih stijenki, vjerojatno čineći cjevčice peludi kukuruza manje elastičnima i na taj način sprječavajući ih da dođu do teosinte jaja. Kada se ove cijevi ne mogu protegnuti sve do jaja, oplodnja se ne može dogoditi, a hibridi neće biti mogući.
Što više, budući da se teosinte pelud može sam oploditi, istraživači misle da Tcb1-muški geni kodiraju sposobnost koja omogućuje teosinte peludi da prevlada ovu izgradnju barijere u cjevčici peludi.
"Većina biljaka koje za oprašivanje ovise o vjetru i vodi, a ne o pticama ili kukcima, imaju nisku raznolikost vrsta", rekao je Evans. "Ali ne i trave, što njihovu evolucijsku povijest čini posebno zanimljivom."
