Откуда взялись цветы? Новый свет на «отвратительную тайну» Дарвина

Международная команда ученых частично раскрыла тайну происхождения цветковых растений. Исследование, опубликованное в журнале New Phytologist 24 февраля 2017 года, проливает свет на вопрос, который сильно интриговал Дарвина: как в ходе эволюции появилась такая сложная структура, как цветок.

Современная наземная флора доминируется цветковыми растениями. Однако они существуют не всегда: растения колонизировали сушу более 400 миллионов лет назад, а цветковые появились лишь 150 миллионов лет назад. Их непосредственными предшественниками были голосеменные растения (например, современные хвойные), чей способ размножения более примитивен.

Дарвин называл происхождение и быстрое разнообразие цветковых растений «отвратительной тайной». По сравнению с голосеменными, цветковые имеют ключевые инновации: цветок содержит мужские (тычинки) и женские (пестик) органы, окруженные лепестками и чашелистиками, а семязачатки защищены внутри пестика, а не являются «голыми».

Чтобы понять, как природа «изобрела» цветок, ученые изучили оригинальное голосеменное растение Welwitschia mirabilis, растущее в пустынях Намибии и Анголы. У него, как и у других голосеменных, есть раздельные мужские и женские шишки. Однако в мужских шишках были обнаружены несколько стерильных семязачатков и нектар — это указывает на неудачную попытку создать обоеполый цветок.

Ключевое открытие: у этого растения (а также у некоторых хвойных) ученые нашли гены, аналогичные тем, что отвечают за формирование цветков у цветковых растений. Более того, эти гены организованы в ту же иерархическую каскадную систему (активация одного гена запускает следующий).

Это означает, что подобный генетический каскад унаследован от общего предка цветковых и голосеменных растений. Для появления цветка не потребовалось изобретать новый механизм — он был унаследован и повторно использован, что часто встречается в эволюции.

Изучение современного биоразнообразия растений позволяет воссоздавать генетический портрет общего предка большинства современных цветов. Работа по поиску других черт, объясняющих появление первого цветка, продолжается.