Ископаемое возрастом 400 млн лет показывает, как растения стали гигантами
Современные растения могут достигать высоты более 100 метров, но произошли от предков высотой всего в несколько сантиметров. Новое исследование окаменелости Horneophyton lignieri, обнаруженной в начале 1900-х годов в Шотландии, помогает пролить свет на эту эволюционную загадку.
Ранее считалось, что водоросли эволюционировали в мхи (бриофиты), которые дали начало сосудистым растениям (папоротникам, хвойным, цветковым). Однако недавние генетические исследования поставили эту схему под сомнение, и облик общего предка растений стал неясен.
Horneophyton, возрастом 407 млн лет, может дать ответ. Исследование под руководством доктора Пола Кенрика показало, что у этого растения была уникальная проводящая система, не встречающаяся у современных видов.
"В отличие от современных растений, которые транспортируют воду и сахара раздельно, Horneophyton перемещал их по телу вместе, — объясняет Кенрик. — Это говорит о том, что предок современных растений был сложнее, чем мы думали, и уже обладал некой сосудистой системой".
Результаты опубликованы в журнале New Phytologist.
Что такое ксилема и флоэма и что было до них?
Сосудистая система растений, подобно кровеносной системе животных, перемещает воду, минералы и питательные вещества. У современных растений она состоит из двух основных тканей:
- Ксилема — из мёртвых клеток, транспортирует воду и минералы от корней к листьям.
- Флоэма — из живых клеток, переносит продукты фотосинтеза (сахара).
Изучение Horneophyton с помощью конфокальной лазерной сканирующей микроскопии и 3D-моделирования показало, что у него не было раздельной ксилемы и флоэмы.
"Его сосудистая система в основном состояла из клеток-переносчиков, которые перемещали и воду, и сахара, — говорит Кенрик. — Это указывает, что флоэмоподобные клетки, по-видимому, эволюционировали первыми, а ксилема появилась позже. Такая система могла работать только у небольших растений".
Таким образом, Horneophyton представляет собой промежуточную стадию в эволюции сосудистой системы.
Эволюция сосудистых систем растений
Истоки сосудистой системы видны у древних эофитов (возраст ~420 млн лет). У них были мохоподобные клетки, проводящие питательные вещества.
Новый тип системы, обнаруженный у Horneophyton, появился позже и позволил растениям вырастать до 20 см. Однако даже в то время эта система была эволюционным реликтом.
Современник Horneophyton — растение Asteroxylon — уже обладал раздельными ксилемой и флоэмой, что позволяло ему быть вдвое крупнее. Это проложило путь к появлению гигантских деревьев и папоротников.
Кенрик планирует изучить и другие проводящие системы растений из местонахождения Райни-Черт, чтобы лучше понять раннюю эволюцию растений.
"Эти растения давно известны, но их пытались втиснуть в существующие категории, которые им не подходят, — отмечает учёный. — Отбросив старые идеи и используя современные технологии, мы видим, что их ткани сильно отличаются от ожидаемого. Это даст нам лучшее представление о том, как они эволюционировали и преобразовали Землю".