Urgammel svensk bregne

Oppsiktsvekkende funn i Skåne viser at kongsbregna har holdt seg uforandret i mer enn 180 millioner år.

Publisert
 (Foto: Christian Fischer, Wikimedia Commons)
(Foto: Christian Fischer, Wikimedia Commons)

Sjansen for å finne intakt celleinnhold og DNA i et 180 millioner år gammelt fossil er uhyre liten.

Men det er hva biologer fra Naturhistoriska riksmuseet og Lunds universitet fant da de undersøkte en fossilisert plantestilk fra en kongsbregne i Korsaröd, Skåne.

Funnet gjorde det mulig å direkte sammenligne arvematerialet fra nålevende kongsbregne og fossil-versjonen.

Det viste seg at arvematerialet har vært temmelig uforandret i minst 180 millioner år - noe som gjør kongsbregna til et av verdens såkalte levende fossiler.

Unike geologiske forhold

Fossilfunn av cellekjerne og kromosomer er sjeldne fordi dette er sårbart vev som raskt blir ødelagt uten preservering.

- Sårbart celleinnhold i planter brytes ned ganske raskt etter død, så det er bare under svært sjeldne og unike geologiske forhold at celleinnholdet kan bevares gjennom mineral-utskillelse før nedbrytning, forklarer Stephen McLoughlin, en av forskerne bak undersøkelsen.

- I dette tilfellet var det lynrask forkalkning som reddet oldtids-genomet. Planten ble brått begravd i vulkansk masse der mineralrikt, kalkholdig vann fra varme kilder raskt begynte å sive ned gjennom sedimentene.

Beskyttende kalk-kapsel

- Kalsiumkarbonat ble skilt ut omkring og inne i plantevevet, det holdt celleinnholdet på plass og lukket planten inne i en beskyttende kapsel av kalsitt, sier McLoughlin.

Bregnerestene forkalket så raskt at både cytoplasma, cellekjerne og kromosomer ble bevart i forskjellige stadier av celledeling.

- Det finnes bare en håndfull av andre tilfeller med fossile planter eldre enn noen få tusen år der man har erklært funn av celleinnhold, påpeker han. Og flere av disse funnene er stadig omdiskutert.

Levende fossiler

Botanikere har lenge mistenkt kongsbregnefamilien Osmundaceae for å være såkalte levende fossiler med urgammelt genom – både fordi den fysiske strukturen har holdt seg temmelig lik over tid, og fordi alle artene har samme kromosomtall med 22 kromosomer.

Dette lave antallet kromosomer er en viktig indikator, fordi såkalt poly-ploidisering – oppkopiering av genmaterialet gjennom en arts evolusjon – er spesielt utbredt hos bregnearter. Bregner har også, til forskjell fra de fleste andre arter, en tendens til å beholde overflødige kromosomkopier i genomet, istedet for å kvitte seg med dem underveis.

Bregnearten ormetunge, Ophioglossum reticulatum, har det største genomet vi kjennner til, med til sammen 630 kromosompar samlet opp gjennom evolusjonens løp.

Kongsbregnas beskjedne 22 kromosomer kunne derfor tyde på at genomet hadde vært temmelig stabilt gjennom millioner av år.

Samme størrelse på cellekjernen

Da forskerne fant den fossile kongsbregna med cellestrukturen mirakuløst intakt, kunne de for første gang direkte måle den 180 millioner år gamle cellekjernen og sammenligne størrelsen med den nålevende slektningen.

- Ettersom flere kromosomer tar større plass, ville en fordobling av antallet – som ofte skjer i disse plantene – ha ført til en fordobling av cellekjernens volum, forklarer professor Vivi Vajda ved Lunds universitet.

Men istedet fant forskerne at cellekjerna, og dermed genomet, var svært lik i den fossile og den nålevende utgaven. Det tydet på at lite hadde endret seg i arvematerialet i den ekstremt lange mellomtiden.

- Den samsvarende størrelsen på cellekjerner viser at Korsaröd-fossilet og nålevende Osmundaceae sannsynligvis har likt kromosomtall og DNA-innhold, og tyder dermed på at hverken tilfeller av ploidisering eller vesentlig gentap har skjedd i kongsbregnas genom siden tidlig jura – rundt 180 millioner år siden, konkluderer forskerne i studien.

Referanse:

Benjamin Bomfleur, Stephen McLoughlin, Vivi Vajda, Fossilized Nuclei and Chromosomes Reveal 180 Million Years of Genomic Stasis in Royal Ferns, Science 21. mars, 2014