Pulvas de floração, a família Rosaceae (chamada Rosaceae) exibe uma diversidade incrível, incluindo os tintos clássicos como a beleza americana. Mas além de ornamentais que fazem o presente romântico perfeito, a família Rosaceae também inclui alimentos básicos vitais de dietas mundiais e economias de culturas monetárias. Eles exibem uma extraordinária variação no tamanho e forma das árvores, arbustos e frutas suculentas, desde morangos e framboesas até maçãs Jonathan, ameixas, cerejas e amêndoas, até pêssegos Georgia de água na boca.
Para biólogos evolutivos, Rosaceae oferece uma excelente oportunidade para entender como os frutos evoluíram dos tipos ancestrais para as atuais variedades secas ou carnudas que, com a ajuda de animais, se espalharam para uma distribuição mundial de cerca de 3.000 espécies conhecidas.
Em uma nova colaboração internacional entre chineses e americanos. instituições incluindo a Universidade Fudan, Huanggang Normal College, a Universidade Estadual da Pensilvânia e a Instituição Smithsonian, liderada pelos Professores Hong Ma e Jun Xiang, os autores realizaram um tour de force evolutionary study of force fruits from the analysis of 125 flowering plants with large gene sequence datasets, including those of 117 Rosaceae species.
Os seus resultados, publicados na primeira edição online da revista Molecular Biology and Evolution, mostraram um novo quadro evolutivo do tamanho e forma das plantas Rosaceae, flores e, principalmente, frutos.
Primeiro, uma nova árvore de vida para Rosaceae foi reconstruída usando sequências de genes nucleares recentemente obtidas para investigar a evolução dos tipos de frutos e outros caracteres no contexto dos tempos geológicos. Eles também encontraram fortes evidências de duplicação de genoma inteiro que provavelmente geraram novos genes contribuindo para a diversidade Rosaceae.
A nova árvore evolucionária traça o início da família Rosaceae há cerca de 120 milhões de anos atrás (Mya), quando o ancestral de Rosaceae se separou de outras famílias. Quase 20 milhões de anos mais tarde, a subfamília arbustiva Dryadoideae separou-se das outras duas subfamílias, imediatamente seguida por uma divergência das duas maiores subfamílias em cerca de 100 Mya em torno da fronteira entre o Cretáceo Primitivo e o Cretáceo Tardio. A partir daí, novas expansões ao longo de eons culminaram nas 3.000 espécies vistas hoje.
Além disso, sua análise dos muitos milhares de seqüências genéticas produziu fortes evidências de várias duplicações genômicas inteiras que provavelmente facilitaram a especialização do tamanho das árvores e dos frutos, suportando não apenas a hipótese de que a tribo da maçã (um grande grupo com muitos gêneros) tinha duas duplicações genômicas inteiras bem espaçadas, mas também revelando outra na tribo Amygdaleae dos frutos sem caroço incluindo ameixas, cerejas, amêndoas, damascos e pêssegos.
“É provável que as duplicações de genoma inteiro detectadas aqui e fatores ambientais, como a alimentação animal, tenham contribuído para a evolução dos muitos tipos de frutos em Rosaceae. Os resultados do estudo fornecem uma base para compreender a evolução dos frutos nas plantas em flor”, disse Hong Ma, um dos supervisores do estudo.
Próximo, a partir da sua árvore evolutiva recentemente desenvolvida, eles traçaram a história evolutiva das formas dos frutos. Os autores sugerem que os frutos ancestrais da subfamília com maçãs e pêssegos eram provavelmente um conjunto de cinco folículos agregados.
“Frutos aumentados e carnudos provavelmente evoluíram por duas formas distintas. Em uma, a parede interna da fruta (ou endocarpo) tornou-se dura, formando o nuculânio; além disso, a parede da fruta previamente seca (ou pericarpo) tornou-se carnuda e o número de carpas diminuiu para uma ou duas, resultando finalmente na drupa (frutas sem caroço, como pêssego, ameixa, cereja e damasco)”, disse Jun Xiang, que co-dirigiu o projeto. “Alternativamente, depois de cinco carpelos se tornarem congênitos, o recipiente torna-se semelhante a uma urna e envolve ainda mais os pistilos, resultando em ovários semi-inferiores (como espinheiro) e totalmente inferiores (como maçã)”
Mas uma família de rosas – por qualquer outro nome – também significa focar nas flores. Quanto às flores, a maioria das espécies de Rosaceae compartilham alguns caracteres ancestrais comuns, tais como portar um hipanto, que é uma concavidade do receptáculo e a parte basal do perianth (sépalas e pétalas) e stamens, e ter sépalas e pétalas pentaminosas (as espécies espalhadas pelo vento tendem a não ter pétalas). No entanto, o número e a forma das pétalas variam entre os diferentes grupos da família. “Um pistilo apocarpo com ovário superior e numerosas carpas é suportado como o caráter ancestral de Rosaceae”, disse Ma.
Os autores também concluem que as plantas das espécies de Rosaceae muito provavelmente evoluíram a partir de arbustos. “A maioria das espécies da subfamília Rosoideae (incluindo morango e framboesa) tendem a diminuir seu tamanho para ervas perenes ou anuais com folhas pequenas compostas e uma massa de pequenas sementes secas”, disse Hong Ma. “Pelo contrário, as árvores originaram-se independentemente na tribo com maçã e pêra e a tribo com frutos sem caroço na subfamília do pêssego (Amygdaloideae), com mais exposição à luz e mais folhas para a colheita de energia luminosa”. “Estas vantagens poderiam ter permitido aos membros destas tribos produzir mais frutos por planta, e mais frutos carnudos e nutritivos para atrair animais”, disse Jun Xiang.