A virágos növények közül a rózsafélék családja (Rosaceae) hihetetlen változatosságot mutat, beleértve a klasszikus vöröseket, mint az amerikai szépség. De amellett, hogy a dísznövények tökéletes romantikus ajándékot jelentenek, a Rosaceae család a világ étrendjének és pénztermelő gazdaságának létfontosságú alapanyagait is magában foglalja. Rendkívüli változatosságot mutatnak a fák, bokrok és zamatos gyümölcsök mérete és formája tekintetében, az eper és a málna, a Jonathan alma, a szilva, a cseresznye és a mandula, valamint az ínycsiklandó georgiai őszibarack kivételével.
Az evolúcióbiológusok számára a Rosaceae kiváló lehetőséget nyújt annak megértésére, hogyan fejlődtek a gyümölcsök az őstípusoktól a mai száraz vagy húsos fajtákig, amelyek az állatok segítségével világszerte elterjedtek és mintegy 3000 ismert fajt számlálnak.
A kínai és amerikai kutatók új nemzetközi együttműködésében. intézmények, köztük a Fudan Egyetem, a Huanggang Normal College, a Pennsylvania Állami Egyetem és a Smithsonian Intézet között, Hong Ma és Jun Xiang professzorok vezetésével a szerzők a Rosaceae gyümölcsök evolúciós tanulmányát végezték el 125 virágos növény elemzéséből, amelyek nagy génszekvencia-adatsorokkal rendelkeznek, köztük 117 Rosaceae fajéval.
Eredményeik, amelyeket a Molecular Biology and Evolution című folyóirat korai online kiadásában tettek közzé, új evolúciós képet mutattak a Rosaceae növények méretéről és alakjáról, a virágokról és – ami fontos – a gyümölcsökről.
Először is, az újonnan kapott nukleáris génszekvenciák felhasználásával rekonstruálták a Rosaceae fajok új életfáját, hogy megvizsgálják a gyümölcsfajták és más karakterek evolúcióját a geológiai idők összefüggésében. Erős bizonyítékot találtak a teljes genom duplikációjára is, amely valószínűleg új géneket hozott létre, amelyek hozzájárultak a Rosaceae sokféleségéhez.
Az új evolúciós fa a Rosaceae család kezdeteit mintegy 120 millió évvel ezelőttre (Mya) követi vissza, amikor a Rosaceae őse elvált más családoktól. Csaknem 20 millió évvel később a Dryadoideae cserje alcsalád kettévált a másik két alcsaládtól, amit közvetlenül követett a két legnagyobb alcsalád szétválása körülbelül 100 Mya körül, a korai és a késő kréta határán. Ettől kezdve az évezredek során bekövetkezett további terjeszkedések a ma ismert 3000 fajhoz vezettek.
Ezenkívül a sok ezer génszekvencia elemzésével erős bizonyítékot találtak több teljes genomduplikációra, amelyek valószínűleg elősegítették a fák méretének és a gyümölcsöknek a specializálódását, és nemcsak azt a hipotézist támasztották alá, hogy az alma törzsben (egy nagy, sok nemzetségből álló csoportban) két, egymáshoz közel eső teljes genomduplikáció történt, hanem egy másikat is feltártak a magházas gyümölcsök, köztük a szilva, a cseresznye, a mandula, a sárgabarack és az őszibarack Amygdaleae törzsében.
“Valószínű, hogy az itt kimutatott teljes genom duplikációk és környezeti tényezők, mint például az állati táplálkozás, hozzájárultak a Rosaceae számos gyümölcstípusának evolúciójához. A tanulmányban szereplő eredmények megalapozzák a virágos növények gyümölcsevolúciójának megértését” – mondta Hong Ma, a tanulmány egyik vezetője.
A következőkben az újonnan kialakított evolúciós fájukból nyomon követték a gyümölcsformák evolúciós történetét. A szerzők szerint az almával és őszibarackkal rendelkező alcsalád ősi gyümölcsei valószínűleg öt összenőtt tüszőből álltak.
“A megnagyobbodott és húsos gyümölcsök valószínűleg két különböző úton fejlődtek ki. Az egyikben a belső gyümölcsfal (vagy endokarpium) kemény lett, kialakítva a nuculaniumot; emellett a korábban száraz középső gyümölcsfal (vagy perikarpium) húsossá vált, és a termőtestek száma egy vagy kettőre csökkent, ami végül a drupét (magházas gyümölcsök, mint az őszibarack, a szilva, a cseresznye és a kajszibarack) eredményezte” – mondta Jun Xiang, a projekt társvezetője. “Alternatív megoldásként, miután öt karpella összeforrt, a termőedény urnaszerűvé válik, és tovább burkolja a porzókat, ami félig alsó (mint a galagonya) és teljesen alsó (mint az alma) petefészket eredményez.”
De a rózsacsalád -minden más néven- azt is jelenti, hogy a virágokra koncentrálunk. Ami a virágokat illeti, a legtöbb Rosaceae-fajnak van néhány közös ősi jellemzője, mint például a hypanthium viselése, amely a termőedény és a periantusz bazális részének (sziromlevelek és szirmok) és a porzóknak az egybeforrása, valamint a pentamerális sziromlevelek és szirmok (a szélben elterülő fajoknak általában nincsenek sziromlevelei). A virágporzók száma és alakja azonban a család különböző csoportjai között változik. “A felső petefészekkel és számos karéjjal rendelkező apokarpikus porzó a Rosaceae ősi jellegzetességeként van alátámasztva” – mondta Ma.
A szerzők arra is következtetnek, hogy a Rosaceae-fajok növényei valószínűleg cserjékből fejlődtek ki. “A Rosoideae alcsalád legtöbb faja (beleértve az epret és a málnát) hajlamos arra, hogy méretét tekintve évelő vagy egyéves gyógynövénnyé zsugorodjon, kis összetett levelekkel és apró, száraz magvak tömegével” – mondta Hong Ma. “Ezzel szemben az alma- és körtetörzsben, valamint az őszibarack alcsaládba (Amygdaloideae) tartozó magházas gyümölcsű törzsben a fák egymástól függetlenül keletkeztek, nagyobb fényexpozícióval és több levéllel a fényenergia betakarítására.” “Ezek az előnyök lehetővé tehették e törzsek tagjai számára, hogy növényenként több gyümölcsöt termeljenek, és húsosabb és táplálóbb gyümölcsökkel vonzzák az állatokat” – mondta Jun Xiang
.