Cardón sahueso ( Pachycereus pringlei:Pachycereeae ); den högsta kaktusarten i världen. Denna individ växer i Cataviña-regionen på Baja California-halvön i Mexiko. Det är förknippat med en gammal mesquite buske ( Prosopis glandulosa ) som förmodligen fungerade som en sköterskeväxt. Här, den forntida krita granitplutonen eroderades till fält av gigantiska rundade stenblock. De smala växterna i bakgrunden är boojumträd ( Fouquieria columnaris ). Dessa arter växer i en rik matris av olika ökenskrubb som liknar en välskött japansk trädgård. Kredit:Alberto Búrquez Montijo, Instituto de EcologíaUniversidad Nacional Autónoma de México
Besökare i Mexiko och sydvästra USA kan inte låta bli att stå i vördnad för den ensamma och majestätiska saguaro, de höga klungorna av orgelpipskaktusen och Bajas cardón, den lämpligt namngivna "elefant"-kaktusen. Saguaro ensam kan växa till en höjd av mer än 75 fot.
Forskare har nu sekvenserat hela genomen från fyra av dessa kolumnformade kaktusar, och hittad, till deras förvåning, att deras familjerelationer inte är så enkla som deras former antyder.
Enligt Noah Whiteman, en UC Berkeley docent i integrativ biologi som är medförfattare till en artikel som visas denna vecka i tidskriften Proceedings of the National Academy of Sciences , kaktussläktträdet och jättekaktusarna i synnerhet - jätten saguaro, orgelpipa, senita och cardón, även kallad den mexikanska jättekaktusen – har varit mycket svåra att spåra. Finns bara i Amerika, kaktusar har anpassat sig till ett brett spektrum av miljöer, med ett aktuellt antal 1, 438 arter. Ändå är forskarna inte överens med en faktor 10 om hur många släkten av kaktusar dessa arter representerar.
Detta beror delvis på att samma egenskaper - saftig och kolumnform, till exempel - verkar ha utvecklats separat i olika linjer:vad som kallas parallell evolution.
I studien, ledd av Whitemans kollegor vid University of Arizona och Universidad Nacional Autónoma de México, forskarna skapade individuella släktträd av varje gen som delas av alla arter. De fann att deras historia var förvrängd som ett resultat av långa generationer - saguaro-kaktusar kan leva 150 år eller mer - vilket gör det svårt att förstå relationerna mellan arterna även med fullständig genomisk information.
En jätte saguaro ( Carnegiea gigantea ) från Arizona. Kredit:Noah Whiteman, UC Berkeley
De bestämde, dock, att vissa likheter, som det saftiga köttet som gör vissa kaktusar till en bra nödvattenkälla, härrörde från forntida gener som behölls av vissa kaktusar men förlorades av andra. Det som såg ut som parallell evolution, med vissa arter som får nya gener och nya funktioner, var faktiskt bara den slumpmässiga förlusten av gener i alla andra arter.
Fynden kan få konsekvenser för dessa kaktusars öde, som förlorar livsmiljö på grund av mänsklig utveckling i torra områden i Amerika.
"Många arter är hotade, och det faktum att vi inte förstår deras relationer gör detta problematiskt, sa Whiteman, som också är fakultetsmedlem med Center for Computational Biology och en filial till University och Jepson Herbaria och Museum of Vertebrate Zoology.
Arbetet tar också upp en nyligen erkänd komplikation i tolkningen av utvecklingen av alla växter och djur.
"Endast med helgenomsekvensering kunde vi se detta mönster av ofullständig härstamningssortering, kallas hemiplasi, som ytligt ser ut som konvergent eller parallell evolution, eller homoplasi, " sa han. "Det är ett viktigt framsteg eftersom man kan misstaga sådana mönster som bevis för parallell evolution på molekylär nivå, som är ett hett ämne inom evolutionsbiologi just nu."
