Se fossi stato nel Canada settentrionale 45 milioni di anni fa, potresti aver incontrato il lontano antenato di tutte le querce nelle Americhe. Quella singola specie ha dato origine ad altre 220 e due linee distinte - querce rosse e querce bianche - che si sono spostate a sud attraverso la zona boreale per popolare vaste aree del continente fino al Messico. Questi due risultati:simultanea diversificazione evolutiva nelle querce rosse e bianche che seguono ciascuno gli stessi percorsi geografici; e due origini relativamente recenti delle querce messicane, sono una conclusione a sorpresa di un mistero scientifico rimasto irrisolto fino ad ora. Ricerca pubblicata questa settimana sulla rivista Nuovo Fitologo racconta per la prima volta questa storia della storia evolutiva delle querce americane.

Utilizzando una combinazione di sequenziamento del DNA di nuova generazione e metodi ecologici statistici, i ricercatori hanno dedotto la storia evolutiva più dettagliata e completa fino ad oggi per il genere della quercia Quercus. Il loro lavoro dimostra che i due principali gruppi di querce del Nord America, le querce rosse e le querce bianche, si sono irradiati in modo indipendente e simultaneo negli ultimi 45 milioni di anni da un antenato comune. Le querce rosse e le querce bianche hanno riempito contemporaneamente lo spazio ecologico in California e allo stesso tempo hanno riempito gli habitat disponibili del Nord America orientale. Quindi, tra 10 e 20 milioni di anni fa, entrambi i gruppi si trasferirono sulle montagne del Messico, dove i due gruppi hanno cominciato a diversificarsi a un ritmo crescente, spostandosi rapidamente per riempire lo spazio ecologico (di nicchia) e producendo specie più rapidamente di quanto non avessero fatto nel nord.

"Nonostante il genere Quercus domini gli ecosistemi boscosi del Nord America e del Messico sia per numero che per biomassa, sapevamo molto poco prima di questo studio sulle relazioni tra le specie, e anche sulla particolarità genetica di molte delle querce che abbiamo campionato per la carta, " ha detto l'autore principale Andrew Hipp di The Morton Arboretum. "La nostra scoperta che le querce rosse e le querce bianche si sono diversificate simultaneamente e in parallelo nelle Americhe spiega gran parte della diversità delle querce americane:non c'è solo una grande stirpe di querce nelle Americhe, ma due, e alcuni più piccoli. Quando li aggiungi insieme, scopri di avere una grande varietà di querce."

I risultati spiegano una domanda di vecchia data che la collaboratrice Jeannine Cavender-Bares del College of Biological Sciences dell'Università del Minnesota sta studiando:perché specie di quercia lontanamente imparentate si trovano insieme più spesso del previsto? Cavender-Bares ha trascorso un anno sabbatico in Messico nel 2011 finanziato da una borsa di studio Fulbright presso l'Universidad Nacional Autónoma de Mexico con Antonio Gonzalez-Rodriguez, specialista della quercia e collaboratore dello studio. Hanno raccolto e studiato le querce messicane per il progetto. "Includere le querce messicane nell'analisi è stato fondamentale, "dice Cavender-Bares, "perché hanno rivelato tassi di diversificazione nettamente aumentati come conseguenza dell'aumento dinamico delle catene montuose in quella regione con attività vulcanica circa 10-20 milioni di anni fa".

Per giungere alle loro conclusioni, i ricercatori principali hanno trascorso anni a raccogliere campioni ed estrarre il DNA da oltre 300 campioni di quercia dagli Stati Uniti, Messico, e Centroamerica. Gli scienziati hanno letto un gran numero di regioni del genoma da ciascun campione utilizzando metodi di sequenziamento del DNA di nuova generazione, poi ricostruito circa 40, 000 regioni del genoma utilizzando metodi computazionali. Hanno quindi analizzato statisticamente queste regioni del genoma, stimare la quercia della vita. Questa stima della storia evolutiva della quercia è servita come struttura per dedurre la distribuzione di ciascuna specie nello spazio biogeografico ed ecologico, e ricostruire la storia evolutiva della diversificazione ecologica e di specie nel genere.

"L'incursione di ceppi temperati come le querce in America Latina segna un interessante catalizzatore biogeografico nello sviluppo delle comunità vegetali montane del Messico, " ha detto il collaboratore dello studio Paul Manos della Duke University. "I reperti fossili di polline sparsi dai sedimenti lacustri hanno fornito alcune prove su quando sono arrivate le querce, ma ora abbiamo una stima indipendente basata su una filogenesi calibrata, e ipotesi ragionevoli sui driver ecologici di queste due radiazioni parallele di querce rosse e bianche."