Про що мова?
В останній день літа в журналі Trends in Plant Science опублікували результати дослідження, де вчені
Здається, що це рядове відкриття:у світовій ботаніці постійно уточнюють цифри про вік та походження видів. Але новини про вік квітучих рослин можуть змінити погляд на біологічну історію планети.
Хід еволюції рослинного світу
Хід дослідження
У січні 2022 року у шматку бурштину з М'янми дослідники знайшли фрагменти пагонів південноафриканського чагарника Phylica. Вік цього зразка більше 100 млн. років.
Байрон Ламон, заслужений професор екологіїрослин Кертинського університету (Австралія) разом з Тяньхуа Хе, молекулярним генетиком з Університету Мердока, використовували знахідку, щоб відстежити історію походження крушинових методом молекулярного годинника.
«Ми зіставили ДНК зразків Phylica здинамічними змінами ДНК рослин цього виду за останні 120 млн років і встановили молекулярний годинник для всього сімейства», — так описує Ламон суть роботи.
Фрагменти пагонів у шматку бурштину
Раніше вважалося, що рослини Rhamnaceae, дояким відноситься і цей зразок, виникли на планеті близько 100 млн. років тому. Виявилося, що перші квіткові рослини сімейства крушинових виникли на нашій планеті більше 250 млн. років тому — це за 50 млн. років до початку епохи динозаврів.
Про метод
Молекулярний годинник — один із наукових методівдатування філогенетичних подій (наприклад, розбіжностей видів). У його основі лежить гіпотеза, за якою, еволюційно значимі мутації відбуваються з постійної швидкістю. Підтверджень цій гіпотезі немає, але вона дає можливість вивчати біологічні події, що відбувалися мільйони років тому, і хоча б приблизно відновлювати перебіг еволюції. Для відновлення гіпотетичного ланцюжка мутацій використовують нуклеотидні послідовності ДНК та амінокислотні послідовності білків.
Метод відомий з 1960-х років, фактично - звідкриття подвійної спіралі Уотсоном та Криком. Але він дає лише приблизні результати, оскільки мутація живих організмів необов'язково відбувається рівномірно.
У чому сенсація?
З нашого часу зсув у часі такогоподії, як поява квіткових рослин, може здатися несуттєвою: подумаєш, промахнулися на якихось 100 млн років. Але це справді прорив, оскільки поява квіткових рослин, якби воно не сталося, вважається справжньою революцією у світі флори та рослиноїдних істот.
На побутовому рівні - доведеться забути (а краще іперемалювати) всі картинки з підручників та енциклопедій, де тиранозаври та диплодоки блукають серед гігантських хвощів та папоротей. Ймовірно, їх оточувала інша флора, набагато різноманітніша і, як мінімум, здатна цвісти.
Гігантські дерева
У сфері розвитку наукової думки також можна відстежити кілька наслідків.
По-перше, інший час виникненняпокритонасінних квітучих рослин означає, що Землі на це знадобилося мінімум на 100 млн років менше. Голосонасінні першими заселили сушу Землі і започаткували всю існуючу наземну флору. Але квітучі рослини потіснили їх набагато раніше.
По-друге, набагато раніше почалася епоха симбіозуміж рослинами та комахами, головними запилювачами квітучих рослин. Сам світ комах почав розвиватися завдяки появі квітів: у повзаючих з'явився стимул злетіти в небо, це дало поштовх для розвитку птахів. Поки що в небі немає корму, навіщо літати?
Саме квітучі рослини на Землі започаткували освоєння неба (До цього були епохи освоєння води та суші).І це сталося за 50 млн. років до початку епохи динозаврів. Інакше кажучи, первісні ящіри еволюціонували вже у світ, де є сенс як повзати, а й літати.
По-третє, сучасні квіти пройшли набагато більшедовгий шлях еволюції. Відомі нам квітучі рослини – результат більш тривалої боротьби за виживання, жорсткішого природного відбору, ніж передбачалося раніше. А якщо шлях сучасних рослин був на 100 млн років довше, складно навіть уявити, скільки видів встигло виникнути та зникнути за цей період.
Історія питання
Вивченням багатомільйонної історії земної флорилюдство займається лише 200 років. Батько палеоботаніки, французький вчений Адольф-Теодор Броньяр, в 1822 написав революційну для всієї світової науки статтю про класифікацію та розподіл викопних рослин. Через 6 років він систематизував усі знання у великій монографії, яка стала програмною книгою для всіх біологів XIX - середини XX століття.
Майже з часів Броньяра відомо, що дерева, що дають насіння, набагато старші за квіти: вони з'явилися в період пізнього палеозою, тобто близько 300 млн років тому.
Пізньопалеозойська ера охоплює період приблизновід 419 до 252 млн років тому і поділяється на три геологічні періоди: девонський, кам'яновугільний та пермський. На початку девонського періоду домінуючими представниками флори Землі були папороті, хвощі та інші голонасінні рослини з дуже простим та екстенсивним способом розмноження: спорами. Наприкінці періоду частина рослин еволюціонувала до статевого розмноження через насіння.
Зразки первісних рослин вчені знаходили вскам'янілій смолі або торф'яних покладах. Хід наукової думки залежав від якості знайдених зразків. Три найвідоміші місцезнаходження викопних рослин пізнього палеозою:
- Райні-Черт, Шотландія.Примітивні рослини віком близько 411 млн років — з водопровідними клітинами та спорангіями, але без оформленого листя.
- Район Вуда, північно-західна область Китаю. Тут знайшли безліч рослин, що повністю збереглися, законсервованих у торфовищах, віком близько 298 млн років. Тут також переважно знаходили папороті.
- Хеймніц, Німеччина.Тут знайшли поклади викопних рослин вікомблизько 290 млн. років. Скам'янілості свідчать, що у пермський період зростала густа вологолюбна рослинність. Але і тут виражених покритонасінних не виявили.
Ще одна основа для дослідження Ламона
Однією з важливих передумов для відкриття Байрона Ламона стала знахідка 2018 року в Цзянсу, Китай.Тут група дослідників знайшла скам'янілі фрагменти квітки. За оцінкою експертів, вік скам'янілості – 174 млн років. Вчені кілька років хотіли підтвердити припущення, що квітучі рослини заселили землю набагато раніше, ніж вважалося.
А за рік до цього, у лютому 2017 року, дослідницька група з Австрії на чолі з Юргом Шененбергером відтворила образ одного з перших кольорів планети.
Вчені досліджували фенотипічні особливостісотні сучасних кольорів встановили їх загальні ознаки і на основі цих даних вивели їхнього прабатька. Найбільше штучно відтворений праотець нагадує лілію: у нього п'ять маточок, закручених у завитки, десять тичинок, кілька пелюсток і чашолистків (у сучасних лілій, до речі, маточок три, а тичинок шість).
Nanjinganthus dendrostyla
Нащадки перших квітів Землі
Представники крушинових досі ростуть пліч-о-пліч з нами. Вони й справді трохи дивні: одразу видно, прийшли з глибини віків.
Держідерево
Незвичайний чагарник:його плоди, що здерев'яніли кістянки, схожі на коричневі парасолькові гриби. Інша його назва - Христова колючка: за легендою, саме з цього дерева сплели терновий вінець Христа. Рослина цілюща: відвар з його плодів має протизапальну та відхаркувальну дію. Держідерево можна зустріти і на території Росії, особливо в південній, південно-західній областях та на Кавказі.
Держідерево
Сагереція
Серед крушинових дуже мало кімнатних рослин:все-таки це швидше дерева та чагарники. Але чайна сагереція — виняток: її можна часто зустріти у формі бонсая. У цієї рослини прямий, скрив, що викривляється, і вузлуваті пагони, що створюють красиву асиметричну крону. Саме тому сагерецію і вибирають як кімнатне дерево.
Сагереція чайна
А ось обліпиха,так схожа на малюнки з книги Броньяра ізнахідки з північного Китаю, до стародавніх крушинових має мало відношення. Вона відноситься до роду рослин родини лохові (Elaeagnaceae). Але через схожість із стародавніми скам'янілими останками найпоширеніший вид цього дерева, що плодоносить, назвали обліпиха крушиновидна.
Читати далі:
Космічний літак доставить вантажі на МКС та приземлиться у звичайному «аеропорті»
Зірка наблизилася до чорної дірки та її розірвало: вчені спостерігали це з трьох телескопів
Вчені знайшли сліди генетичних мутацій у крові кожної людини, яка побувала в космосі