Молекулярное исследование может отодвинуть происхождение покрытосеменных
Цветковые растения могут быть значительно старше, чем считалось ранее, говорится в новом анализе эволюционного древа растений.
Предыдущие исследования предполагали, что покрытосеменные, или цветковые растения, впервые появились 140–190 миллионов лет назад. Новая работа, которая будет опубликована в Proceedings of the National Academy of Sciences, отодвигает возраст покрытосеменных до 215 миллионов лет назад — на 25–75 миллионов лет раньше, чем указывают как палеонтологическая летопись, так и предыдущие молекулярные исследования.
"Если смотреть только на палеонтологическую летопись, можно сказать, что покрытосеменные возникли в раннем меловом или позднем юрском периоде", — сказал Майкл Доногью из Йельского университета.
"Большинство молекулярных оценок времени дивергенции показывали, что они могут быть старше", — добавил биолог Йельского университета Джереми Боли. "Но мы фактически обнаружили, что их происхождение может относиться к триасовому периоду. Никто раньше не получал такого результата".
Если это подтвердится, исследование может поддержать идею о том, что ранние покрытосеменные способствовали возникновению определенных групп насекомых. Современные насекомые, такие как пчелы и осы, зависят от цветов как источника нектара и пыльцы.
"Палеонтологическая летопись предполагает, что многие из этих групп насекомых возникли до появления покрытосеменных", — сказал Стивен Смит из Национального центра синтеза эволюции.
По словам ученых, это исследование сдвигает древнейшие покрытосеменные дальше в прошлое, ближе к моменту происхождения групп вроде пчел и мух.
"Если наложить наши датировки на эволюционное древо этих групп насекомых, внезапно получается совпадение", — сказал Боли.
Чтобы проследить происхождение цветковых растений, исследователи использовали генетические сравнения современных растений и данные окаменелостей, чтобы реконструировать родственные связи более чем 150 видов наземных растений. Хотя их результаты противоречат предыдущим оценкам возраста покрытосеменных, они согласуются с оценками для других групп растений.
"Многие полученные нами даты хорошо соответствуют известной палеонтологической летописи, по крайней мере, для происхождения наземных растений, сосудистых растений и семенных растений", — сказал Доногью.
"Но мы получили гораздо более древнюю дату для происхождения покрытосеменных — которая совершенно не совпадает с палеонтологической летописью", — добавил Смит.
Такое расхождение между молекулярными и палеонтологическими оценками не является чем-то необычным, пояснили авторы.
"Мы видим такой же разрыв и в других группах, например, у млекопитающих и птиц", — сказал Доногью.
Почему существует несоответствие между разными подходами к датировке древа жизни?
Одна из возможностей, по мнению исследователей, заключается в том, что первые цветковые растения не были достаточно разнообразными или многочисленными, чтобы оставить след в палеонтологической летописи.
"Следует ожидать временного лага между моментом возникновения и тем временем, когда они стали достаточно многочисленными, чтобы окаменеть", — сказал Смит. "Спорным остается лишь вопрос, как долог этот лаг".
"Представьте себе длинный горящий фитиль, а потом — КАБУМ! Происходит большой взрыв. Возможно, покрытосеменные находились в этой стадии "фитиля", — сказал Доногью.
"Но трудно представить, что цветковые растения оказали бы большое влияние на происхождение основных групп насекомых, если бы это было так", — добавил он.
Другая возможность, которую допускают исследователи, — молекулярные методы могут ошибаться.
"Если покрытосеменные возникли 215 миллионов лет назад, то почему мы не находим их в палеонтологической летописи почти 80 миллионов лет?" — сказал Боли. "Это также может указывать на то, что наши датировки неверны".
"Мы провели лучший анализ, который умеем делать с помощью современных инструментов и информации", — сказал Доногью.
Чтобы улучшить предыдущие исследования, ученые использовали метод, позволяющий учитывать переменные скорости эволюции на разных ветвях древа растений.
"Скорости молекулярной эволюции у растений, по-видимому, коррелируют с изменениями жизненного цикла", — пояснил он.
Старые методы предполагают, что скорости молекулярной эволюции не меняются слишком радикально от одной ветви эволюционного древа к другой. Но этот новый метод может учитывать довольно серьезные сдвиги в скорости. Хотя исследователи разработали некоторые изощренные статистические приемы для учета таких сдвигов, проблема не исчезла полностью.
"По мере развития лучших молекулярных методов люди хотели бы, чтобы молекулярные датировки согласовывались с палеонтологической летописью. Тогда все были бы счастливы", — сказал Доногью.
"Но вместо этого разрыв становится шире. И в конечном итоге это может быть действительно интересно".
Результаты работы команды будут опубликованы в онлайн-версии выпуска Proceedings of the National Academy of Sciences от 15 марта.