Carex angustisquama est un carex, une plante herbacée qui pousse dans les champs volcaniques. C'est une espèce distincte de Carex, mais pourquoi? Koki Nagasawa et ses collègues ont examiné les gènes de la plante pour voir comment le flux de gènes fonctionnait avec ses proches parents. Ils ont trouvé que ce n'était pas ça C. angustisquama était intrinsèquement isolé de ses espèces sœurs. Au lieu de cela, c'était l'environnement hostile qu'il appelait son chez-soi qui formait une barrière physique au flux de gènes.

Il faut avoir le sens du détail pour travailler Carex taxonomie. Il existe plus de 2000 espèces, et beaucoup d'entre elles peuvent être des hybrides. Une des raisons à cela pourrait être leur chromosomes holocentriques. Lorsque les cellules se divisent, les microtubules du fuseau se connectent aux kinétochores du chromosome pour le tirer dans une cellule fille. Dans la plupart des cellules, les kinétochores siègent dans le centromère, une section centrale du chromosome. Dans un chromosome holocentrique, ces kinétochores se propagent à travers le chromosome. Un chromosome holocentrique peut toujours être introduit dans une cellule fille si quelque chose casse le chromosome, grâce à ces kinétochores distribués. Ces chromosomes holocentriques permettent Carex former facilement des hybrides. Carex s'adapte également bien aux habitats locaux.

Carex angustisquama vit dans un habitat inhabituel. Il vit dans les champs de solfatare. Ceux-ci tirent leurs noms du volcan, solfatare, célèbre pour son soufre. Pour les botanistes, l'élément critique d'un champ de solfatares sont les fumerolles, des évents volcaniques qui rejettent en permanence des gaz sulfurés dans l'environnement. Le sulfure acidifie le sol et les sols acidifiés ont des concentrations accrues d'Al³⁺, qui est toxique pour la vie végétale. C. angustisquama domine les zones les plus toxiques.

C. angustisquama forme des hybrides avec d'autres espèces de Carex. Nagasawa et ses collègues ont voulu savoir comment les génomes de C. angustisquama et ses espèces sœurs ont interagi. « L'hybridation interspécifique entre C. angustisquama et ses espèces étroitement apparentées implique la présence d'un flux génétique interspécifique, qui peut contribuer à l'adaptation de C. angustisquama aux champs de solfatare via l'introgression de nouveaux ensembles de gènes à partir d'hybrides avec des phénotypes transgressifs non présents chez l'un ou l'autre des parents », écrivent-ils. "Ainsi, il est crucial de déterminer si le flux de gènes entre C. angustisquama et les espèces apparentées se produit pour comprendre l'histoire évolutive de l'extrêmophyte dans les champs de solfatares."

L'équipe a d'abord recueilli des données génotypiques de microsatellites nucléaires pour examiner la structure génétique de C. angustisquama et trois hybrides. "Ces données ont offert un aperçu du flux de gènes contemporain entre C. angustisquama et d'autres espèces parentales », écrivent les scientifiques. "Nous avons ensuite effectué une analyse démographique de la population pour déduire la direction et l'étendue du flux génétique historique entre les espèces qui s'hybrident. Enfin, nous avons déduit le modèle de flux de gènes historique entre plusieurs Carex espèces, qui poussent dans divers habitats, pour étudier les facteurs déterminant le modèle de flux de gènes parmi les espèces écologiquement distinctes.

"Dans notre analyse de clustering bayésien visant à révéler la composition génétique de trois espèces hybrides, la plupart des individus hybrides ont été classés dans le F₁ classe génotypique et les quelques individus restants ont été identifiés comme faisant partie de la première génération de rétrocroisement. Des résultats similaires ont été obtenus à partir du diagramme en triangle hybride basé sur S et H_I, révélant la dominance des premières générations hybrides et l'hybridation asymétrique en C. angustisquama chez toutes les espèces hybrides. Par conséquent, toutes les espèces hybrides n'ont pas réussi à former des non-F₁ ou non BC1_cang dérivés hybrides, et donc le flux de gènes interspécifique via ces hybrides était limité.

Cette absence de flux de gènes est intéressante pour l'histoire évolutive de C. angustisquama. En règle générale, le flux de gènes fournit aux plantes plus de gènes avec lesquels travailler. Avoir plus de gènes donne généralement aux plantes plus d'options pour s'attaquer aux environnements. Les auteurs notent qu'ils pouvaient trouver les hybrides sur plusieurs sites, il n'y avait donc aucune raison C. angustisquama ne pouvait pas apporter de nouveaux gènes. Cependant, il vit dans un environnement extrême, et il est adapté pour vivre dans des conditions très particulières. L'introduction de nouveaux gènes pourrait rompre l'équilibre du génome. Nagasawa et ses collègues ajoutent qu'ils ont découvert que C. angustisquama possède l'une des plus faibles diversités génétiques trouvées parmi les plantes sauvages.

Cette théorie de la mauvaise adaptation est étayée par les résultats de Nagasawa et ses collègues. Ils ont constaté qu'il n'y avait aucun problème pour Carex pour former des hybrides. Cependant, les hybrides étaient tous des premières générations. Il semble qu'il n'y ait pas de viabilité à long terme pour les hybrides. Soit ils ont adopté C. angustisquama's, ou leur progéniture s'est éteinte. Pour cette raison, les auteurs soutiennent que la ségrégation des microhabitats est la principale raison de la ségrégation C. angustisquama d'autres espèces.

Ces constatations sont en accord avec Carex espèces ailleurs. Il semble que Carex est un carex déterminé qui est capable de s'optimiser pour profiter de tout ce qu'un microhabitat peut offrir.