Bijna tienduizend plantensoorten uit alle bloemplantenfamilies hebben een plekje gekregen in de grootste evolutionaire stamboom van planten ooit. En dat is niet alleen goed nieuws voor evolutiebiologen.
In hetkort
- Wetenschappers bepaalden DNA-volgordes van meer dan 9.500 plantensoorten om een reusachtige stamboom van de bloemplanten op te stellen. Zo wordt zichtbaar hoe plantensoorten verwant zijn aan elkaar.
- Dat DNA werd uit levende planten gehaald, maar ook uit eeuwenoude gedroogde planten, zogeheten herbarium-exemplaren zoals die in de collectie van Naturalis zitten.
- Zo’n stamboom heeft allerlei toepassingen, van fundamentele verwantschapsrelaties tot het ontdekken van nieuwe geneesmiddelen.
Bijna tienduizendplantensoorten
Een nieuw artikel in het vakblad Nature door een internationaal team van onderzoekers presenteert de meest recente inzichten in de stamboom van de bloeiende planten. In totaal ging het om 279 onderzoekers van 138 organisaties in 27 landen. Eén van die organisaties was Naturalis. De leiding van het onderzoek ligt bij de Royal Botanical Gardens in het Britse Kew.
Alles bij elkaar verzamelden de onderzoekers 1,8 miljard letters genetische code van meer dan 9.500 soorten van 8.000 plantengeslachten - 60% van het totaal. Deze enorme prestatie werpt nieuw licht op de evolutionaire geschiedenis van de bloemplanten. De auteurs geven aan dat de data zal helpen bij het identificeren van nieuwe soorten, bij het ontdekken van geneesmiddelen, en bij het beschermen van plantensoorten tegen de klimaat- en biodiversiteitscrises.
Mijlpaal
Deze mijlpaal in de plantenwetenschap is gebouwd op 15 keer zoveel data als vergelijkbare studies naar de stamboom van deze grote plantengroep. Van meer dan 800 soorten die erin verwerkt zijn, was nog nooit naar het DNA gekeken. Het zou één computer ongeveer 18 jaar kosten om alle data te verwerken. Het is ook een belangrijke stap op weg naar het bouwen van een stamboom van álle bloemplanten - ergens tussen 300.000 en 400.000 soorten. Wordt aan gewerkt!
Kasper Hendriks, onderzoeker bij Naturalis Biodiversity Center en mede-auteur: ‘Sinds 2020 werk ik, vanuit Naturalis, samen met onderzoekers bij de Botanische Tuin van Kew om deze nieuwe stamboom compleet te krijgen. Binnen Naturalis werkten we met nagenoeg dezelfde techniek als het Kew-team en het was al snel duidelijk dat nieuwe onderzoeksgegevens uit beide onderzoeken elkaar perfect konden complementeren. Zodoende hebben we vanuit Naturalis enkele honderden soorten bloemplanten bijgedragen aan de nieuwe plantenstamboom. De gigantische herbariumcollectie van Naturalis, met meer dan 7 miljoen gedroogde planten, was hierbij onontbeerlijk.’
Frederic Lens, onderzoeker bij Naturalis Biodiversity Center en mede-auteur: ‘Heel mooi dat dit gigantisch project ondersteund wordt door zoveel wetenschappers uit alle hoeken van de wereld. Dit is ook de enige manier waarop we dergelijke "big data"-projecten kunnen realiseren. Wij zijn in Naturalis momenteel bezig om een paar extra duizend soorten toe te voegen aan deze bloemplantenstamboom. Als tientallen onderzoeksinstituten dit in de nabije toekomst ook gaan doen, komen we beetje bij beetje wat stapjes dichter om de evolutionaire geschiedenis van de grootste en belangrijkste groep van de landplanten beter te begrijpen.'
Herbarium-specimens
Deze stamboom stelt ons in staat om te begrijpen hoe verschillende soorten verwant zijn aan elkaar. Onderzoekers maken hem door het DNA van verschillende soorten te vergelijken, en zo de veranderingen in kaart te brengen die zich in de loop der tijd ophopen, als een moleculair archief van de evolutie. Voor dit onderzoek werden nieuwe genetische technieken ontwikkeld om honderden genen en honderdduizenden letters genetische code van elke bemonsterde plant vast te leggen, ordes van grootte meer dan eerdere methoden.
Een groot voordeel van de benadering in deze studie is dat allerlei soorten plantenmateriaal gebruikt kon worden. Oud en nieuw, zelfs als het DNA ernstig beschadigd was. De uitgebreide schatkamers aan plantenmateriaal in de zogeheten herbaria - gedroogde plantenverzamelingen - van de wereld, wordt daardoor beschikbaar. Naturalis heeft zo’n 7,3 miljoen planten in de collectie; wereldwijd zijn dat zo’n 400 miljoen wetenschappelijke exemplaren. In het onderzoek zijn eeuwenoude exemplaren meegenomen, uitgestorven planten en honderden exemplaren die met uitsterven bedreigd worden.
Bijzondere bijdrage van Naturalis
In 1859 - het jaar waarin Darwin's Origin of the Species verscheen!- verzamelde een onbekend iemand in het voormalige Perzië een plant met de wetenschappelijke naam Petiniotia purpurascens. Via omzwervingen belandde dit minuscule plantje in de wetenschappelijke collecties van Naturalis, alwaar deze het collectienummer ‘L.1844261’ kreeg. Op 17 september 2020 nam Naturalis-onderzoeker Kasper Hendriks een klein blaadje van deze gedroogde plant mee naar het lab. Dankzij moderne technieken wist hij uit dit blaadje genoeg DNA te extraheren voor verder onderzoek, en zodoende kon de plant, 161 jaar na te zijn verzameld, bijdragen aan de grootste plantenstamboom ooit.
Wat kan je met zo’n stamboom?
De vers gepubliceerde stamboom heeft enorme potentie voor biodiversiteitsonderzoek. Net zoals je de eigenschappen van een chemisch element kan voorspellen op basis van zijn positie in het periodiek systeem, zo kan je met de locatie van een soort in de soortenstamboom zijn eigenschappen voorspellen. De stamboom kan bijvoorbeeld helpen om te begrijpen wat de invloed van plagen en plantenziektes zal zijn, wat vooral interessant is voor de wilde soorten die het meest verwant zijn aan gewassen die instaan voor ons voedsel. Ook kan de enorme dataset helpen bij het vinden van door planten gemaakte stoffen die bruikbaar zijn voor de ontwikkeling van medicijnen.
Meer informatieover dit bericht
Dit is een gezamenlijk bericht van Royal Botanical Gardens Kew en Naturalis Biodiversity Center. Media die gebruik willen maken van de beelden bij dit artikel kunnen gebruik maken van deze persmap. Credits staan in de bestandsnamen.
Deze Naturalis-onderzoekers zijn betrokken bij de publicatie:
