Ископаемые времен динозавров проливают свет на происхождение цветковых растений

Цветковые растения (покрытосеменные) доминируют в большинстве наземных экосистем и составляют основу пищи человечества. Однако их происхождение долгое время оставалось загадкой.

Ключ к пониманию происхождения цветков и родственных связей покрытосеменных — в изучении эволюции частей цветка, особенно семян и окружающих их плодов.

Ископаемые семенные структуры, обнаруженные в новом местонахождении раннемелового (~126 млн лет) окремнённого торфа во Внутренней Монголии (Китай), дают частичный ответ на этот вопрос. Исследование под руководством профессора Ши Гунлэ из Нанкинского института геологии и палеонтологии Китайской академии наук (NIGPAS) опубликовано в журнале Nature.

Окаменелости подтверждают гипотезу, что уникальное внешнее покрытие развивающегося семени покрытосеменных — так называемый второй интегумент — принципиально сравнимо со структурами, встречающимися у некоторых вымерших голосеменных растений "эпохи динозавров".

• Семена саговников, гинкго и хвойных защищены одним интегументом, соответствующим внутреннему интегументу цветковых.
• Внешний (второй) интегумент — уникальная структура. Его развитие связано с характерной изогнутой формой и контролируется иными генами, чем развитие внутреннего интегумента.

Ископаемые из Китая, исключительно хорошо сохранившиеся, демонстрируют два семени, заключённых внутри специализированной изогнутой структуры — купулы.

Подобные купулы известны у нескольких групп вымерших мезозойских растений. Ранее высказывались предположения, что некоторые из них могут быть предшественниками второго интегумента покрытосеменных, но дискуссии ограничивались недостатком данных.

Новые находки вместе с пересмотром ранее описанных окаменелостей показывают, что изогнутые купулы у различных вымерших семенных растений мезозоя принципиально сходны и, вероятно, являются предшественниками второго интегумента цветковых растений.

Таким образом, изогнутая структура у молодых семян покрытосеменных — это наследие более ранней, до-покрытосеменной фазы эволюции. Различия между вымершими растениями в количестве семян на купулу и других признаках, вероятно, отражают адаптации к опылению, а также к продукции, защите и распространению семян.

Выявление вымерших семенных растений со структурой, сравнимой с ключевой особенностью современных покрытосеменных, даёт частичный ответ на вопрос о происхождении цветковых растений. Это также помогает сосредоточить дальнейшие исследования на понимании взаимосвязей между живыми и ископаемыми группами семенных растений и имеет важное значение для объяснения происхождения другой диагностической черты покрытосеменных, появившейся позже, — плодолистика (карпеллы), структуры, формирующей стенку плода, в котором развиваются семена.