Itu bukan jamur. Tanaman parasit yang aneh melanggar semua aturan biologi

Sebuah studi baru mengeksplorasi misteri evolusi tanaman parasit langka, dengan beberapa bunga dan biji terkecil di dunia, yang telah kehilangan sebagian besar ciri-cirinya sebagai tanaman – namun masih cukup berfungsi sebagai parasit.

Di bawah pepohonan yang tertutup lumut, jauh di pegunungan Taiwan dan Jepang, atau tersembunyi di hutan subtropis Okinawa, tumbuh sesuatu yang banyak orang bisa melihatnya. kesalahan untuk jamur. Faktanya, ini adalah tanaman yang sangat unik, dengan bunga dan biji terkecil di dunia.

Tanpa klorofil untuk melakukan fotosintesis dan tanpa sistem perakaran untuk menyuplai air dari dalam tanah, maka Balanofora mengembangkan serangkaian karakteristik ekstrem menjadi bertahan hidup sepenuhnya sebagai parasit di akar pohon lokal tertentu.

Beberapa spesies dan populasi menghasilkan benih tanpa pembuahan apa pun — a fenomena yang sangat langka di kerajaan tumbuhan.

Genre yang penuh teka-teki Balanoforadinamai karena kemiripannya dengan biji pohon ek (dari bahasa Yunani balanos, biji pohon ek; phoros, pembawa), telah lama membuat penasaran para ahli biologi dan, mengingat kelangkaan dan preferensi terhadap lingkungan yang sangat spesifik, yang saat ini terancam oleh campur tangan manusia, sulit untuk mempelajarinya di luar populasi yang terisolasi.

Namun kini, para peneliti dari Institut Sains dan Teknologi Okinawa (OIST), Universitas Kobe, dan Universitas Taipei telah bekerja sama untuk mensurvei Balanofora di seluruh habitat mereka yang langka dan sulit diakses.

HAI belajarbaru-baru ini diterbitkan di Ahli Fitologi Barumenelusuri sejarah evolusi tanaman, menunjukkan bagaimana organelnya bekerja dengan cara yang tidak terduga untuk mengakomodasi cara hidup parasit, dan membuka jalan bagi penelitian di masa depan mengenai hal ini. nenek moyang yang “aneh”..

“A Balanofora kehilangan banyak hal yang mendefinisikannya sebagai tanamantetapi cukup disimpan untuk berfungsi sebagai parasit. Ini adalah contoh menarik tentang bagaimana sesuatu yang sangat aneh dapat berevolusi dari nenek moyang yang tampak seperti tumbuhan normal, dengan daun dan sistem akar yang normal”, rangkum Petra Svetlikova, peneliti di OIST dan penulis pertama studi tersebut, di penyataan dari institut.

Plastida, genom, dan menyusutnya habitat pulau

Ciri umum tanaman parasit adalah, seiring dengan meningkatnya ketergantungan pada inang, plastidoistilah umum untuk organel tumbuhan, termasuk kloroplas pada tumbuhan fotosintesis, cenderung kehilangan gen, atau bahkan menghilang sepenuhnya.

Namun meskipun sepenuhnya bergantung pada pohon inang untuk semua kebutuhan nutrisinya, Balanofora menyimpan plastidanyameskipun dalam bentuk yang berkurang drastis.

Pada tumbuhan non-parasit, hingga 200 gen berbeda mereka dapat mengkodekan struktur plastida; di dalam Balanofora, hanya tersisa 20.

Pada saat yang sama, para peneliti menemukan hal itu lebih dari 700 proteins diimpor ke dalam plastida dari sitoplasma, menunjukkan bahwa, bahkan dalam versi yang lebih kecil ini, plastida terus memainkan peran penting.

“Sangat mengejutkan melihat bahwa plastida Balanophora terus terlibat dalam biosintesis banyak senyawa yang tidak terkait dengan fotosintesis”, jelas profesor tersebut Filip Husnikbertanggung jawab atas Unit Evolusi, Biologi Sel dan Simbiosis di OIST, dan penulis utama studi ini.

“Ini menunjukkan urutan dan waktu reduksi plastida pada tanaman non-fotosintesis mirip dengan apa yang terjadi pada eukariota lainnyaseperti parasit penyebab malaria, Plasmodium, yang berasal dari nenek moyang fotosintetik”, tambah Husnik.

Dengan mengumpulkan sampel dari berbagai populasi Balanoforatim berhasil membangun “pohon kehidupan” dari genre tersebut dan memahami bagaimana mereka melakukan diversifikasi ke seluruh kepulauan subtropis di Asia Timur.

A Balanophoraceaefamili tempat genus tersebut berada Balanoforaadalah salah satu keluarga tumbuhan tertua yang sepenuhnya parasittelah melakukan diversifikasi pada pertengahan Kapur, sekitar 100 juta tahun yang lalu — dan oleh karena itu, tanaman ini juga merupakan salah satu kelompok tanaman darat pertama yang memiliki kehilangan fotosintesis.

Pertanyaan menarik lainnya yang dibiarkan terbuka oleh tanaman ini adalah reproduksiyang sangat bervariasi dari populasi ke populasi.

Beberapa spesies memerlukan pemupukan untuk menghasilkan benih; yang lain masih memiliki kapasitas tambahan untuk berproduksi benih tanpa pemupukanpanggilan itu agamospermia fakultatif; dan ada juga spesies yang bersifat agamospermic obligat, yaitu tidak pernah bereproduksi secara seksual.

“Agamospermi wajib Ini sangat jarang terjadi di dunia tumbuhankarena cenderung menimbulkan banyak dampak negatif — kurangnya keragaman genetik, akumulasi mutasi berbahaya, ketergantungan pada kondisi tertentu, risiko kepunahan yang lebih besar, dan sebagainya,” jelas Svetlikova.

“Menariknya, kami menemukan spesies tersebut Balanofora wajib agamospermia mereka semua adalah spesies pulau — dan kami berspekulasi bahwa lebih banyak spesies Balanofora mereka mungkin agamospermae fakultatif, atau bahkan wajib, tambah peneliti.

Salah satu kelebihan dari strategi reproduksi ini adalah dengan memungkinkan satu tanaman betina untuk berkembang biak di pulau-pulau baru, dengan cepat mengkolonisasi ceruk yang sangat spesifik di mana ia tumbuh subur: semak yang gelap dan lembap, di mana hanya sedikit tanaman yang dapat bertahan hidup.

Meskipun mempunyai kemampuan untuk mengkloning dirinya sendiri, Balanofora sangat selektif dalam pilihan tuan rumah: setiap populasi hanya memparasitasi beberapa spesies pohon. Sayangnya, hal ini juga membuat bunga langka dan unik ini semakin banyak rentan.

“Habitat paling terkenal di Balanofora dilindungi di Okinawa, tetapi populasi menghadapi kepunahan akibat penebangan pohon dan pengumpulan tidak sah”, sorot Svetlikova.

“Kami berharap dapat mempelajari sebanyak mungkin tentang tanaman yang fantastis dan kuno ini sebelum terlambat. Ini adalah pengingat bagaimana evolusi terus mengejutkan kita”, peneliti menyimpulkan.