Древние партнерства растений и грибов показали, как мир стал зеленым
Ученые из Университета Шеффилда, выращивая доисторические растения в современных климатических камерах, воссоздающих условия более чем 400-миллионной давности, выяснили, как почвенные грибы сыграли решающую роль в эволюции растений.
Эта новаторская работа дает фундаментальные знания о том, как растения колонизировали сушу до эволюции корней, и о коэволюции одного из древнейших взаимовыгодных отношений между грибами и ранними растениями, которое заложило основу для развития экосистем Земли.
Исследование подчеркивает важность взаимовыгодных отношений растений и грибов до появления корней: растения получали от грибов способствующий росту фосфор из почвы в обмен на сахара, фиксируемые растением в процессе фотосинтеза.
В работе сравнивалась эффективность этих отношений у видов наземных растений, охватывающих более 400 миллионов лет эволюции, как в современных атмосферных условиях, так и при концентрациях CO2, характерных для времени выхода первых растений на сушу.
Ведущий автор доктор Кэти Филд: «Наше исследование впервые показывает, как наземные экосистемы Земли зародились в партнерстве с почвенными грибами почти полмиллиарда лет назад и как эти грибы сыграли решающую роль, позволив растениям диверсифицироваться в фантастически богатую и биоразнообразную современную флору».
«Самые ранние наземные растения столкнулись не только с растущей конкуренцией за свет из-за эволюции новых, более высоких видов, но и со снижением эффективности симбиоза с грибами и, как следствие, с меньшим общим захватом фосфора по мере падения глобального уровня атмосферного углекислого газа».
«Напротив, симбиотическая эффективность у более сложных, недавно эволюционировавших растений с комплексными органами, такими как листья и корни, увеличивалась по мере снижения уровня CO2. Это дало им значительное эволюционное преимущество и привело к их доминированию в мировых экосистемах сегодня».
Доктор Мартин Бидардондо, эксперт по экологии и эволюции микоризы, отвечал за молекулярную часть исследования: «Мы наконец начинаем получать информацию о том, какие грибы позволили растениям колонизировать сушу и как они это сделали. Это стало возможным благодаря новым подходам в молекулярной экологии и эволюции».
Ученые использовали печеночники как представителей древнейшей группы растений, вышедших из воды (без корней и листьев). Папоротник представлял первые растения с корнями и листьями. Подорожник ланцетолистный — типичный пример наиболее недавно эволюционировавшей группы.
Доктор Филд: «Наши захватывающие результаты ясно показывают, что коэволюция сложных корневых систем растений и грибных симбиозов на фоне падения атмосферного CO2 привела к повышению эффективности симбиоза и, таким образом, обеспечила успех растений в "озеленении Земли" и их последующее разнообразие».