Растения обрели сложность в два этапа с перерывом в 250 миллионов лет
Исследование под руководством учёных из Стэнфорда показало, что наземные растения пережили два резких всплеска диверсификации, разделённых 250 миллионами лет стазиса, а не эволюционировали постепенно. Первый скачок произошёл на раннем этапе их истории и привёл к появлению семян, второй — во время диверсификации цветковых растений.
В работе, опубликованной 17 сентября в Science, для классификации сложности растений используется новый простой метрический подход, основанный на количестве и расположении базовых частей в их репродуктивных структурах. Хотя учёные давно предполагали, что растения стали сложнее с появлением семян и цветков, новые данные уточняют временные рамки и масштаб этих изменений.
«Самое удивительное — это стазис, плато сложности после первоначальной эволюции семян, а затем полное изменение, которое произошло, когда цветковые растения начали диверсифицироваться», — сказал ведущий автор работы Эндрю Лесли.
Необычное сравнение
Цветки разнообразнее любой другой группы растений, но их сложность (лепестки, тычинки, пестики) затрудняет прямое сравнение с более простыми системами, например, у папоротников или хвойных. Авторы преодолели это, создав систему, которая классифицирует растения исключительно на основе наблюдаемого количества различных типов частей в репродуктивных структурах и степени их кластеризации. Они оценили около 1300 видов наземных растений, начиная с примерно 420 миллионов лет назад.
«Это полезный способ думать о крупномасштабных изменениях, охватывающих всю историю растений», — отметил Лесли.
От кустарников до цветков
Когда наземные растения впервые диверсифицировались в раннем девоне (около 420–360 млн лет назад), суша была лишена деревьев и позвоночных животных. После девона в животном мире произошли огромные изменения, но у растений серьёзного скачка репродуктивной сложности не было до появления цветков.
«Опыление насекомыми и распространение семян животными могли появиться уже 300 миллионов лет назад, но только в последние 100 миллионов лет эти действительно сложные взаимодействия с опылителями привели к сверхвысокой сложности у цветковых растений», — пояснил Лесли.
Во время мелового периода (около 100–66 млн лет назад) произошёл второй, более драматичный всплеск сложности. Он породил растения вроде страстоцвета, который может иметь до 20 различных типов частей — более чем в два раза больше, чем у нецветковых растений.
В исследование вошли 472 современных вида сосудистых растений (всё, кроме мхов). Часть анализа Лесли провёл на территории кампуса Стэнфорда, просто разбирая местные растения и подсчитывая их репродуктивные органы.
«Мы утверждаем, что эта классификация отражает их функциональное разнообразие. Они, по сути, разделили труд, чтобы эффективнее выполнять свои задачи», — заключил Лесли.