Jak wyglądała ewolucja roślin?
Naukowcy przeanalizowali skamielinę sprzed 400 milionów lat, dzięki czemu lepiej zrozumieli, jak wyglądała ewolucja roślin do współczesnych kształtów.
.Najwyższe obecnie żyjące rośliny mogą osiągać ponad 100 metrów wysokości. Jednak wywodzą się one od przodków, którzy mieli zaledwie kilka centymetrów wysokości. Biolodzy nie wiedzą dokładnie, w jaki sposób osiągnęły tak duże rozmiary. W ramach nowego badania, naukowcy z Natural History Museum, pod kierownictwem Paula Kenricka, przyjrzeli się bliżej skamielinie sprzed 400 milionów lat, co pomogło rzucić więcej światła na tę tajemnicę. Badanie zostało opublikowane w czasopiśmie New Phytologist.
Na początku XX wieku w pobliżu miejscowości Rhynie w północnej Szkocji odkryto niewielką skamielinę rośliny, a sto lat później, pozostałość znana jako Horneophyton lignieri, pomaga lepiej zrozumieć ewolucję tych organizmów.
Jeszcze nie tak dawno naukowcy byli zgodni co do ewolucyjnej drogi, jaką przebyły rośliny z oceanów na ląd. Uważali, że glony ewoluowały w mchy i ich krewnych, znanych jako mszaki, które ostatecznie dały początek roślinom naczyniowym – grupie obejmującej paprocie, drzewa iglaste i rośliny kwiatowe. Jednak nowsze badania genetyczne poddały tę teorię w wątpliwość, sugerując, że wspólnym przodkiem roślin nie była mszaki ani rośliny naczyniowe. Analizy te sprawiły, że biolodzy nie mieli pewności co do tego, jak wyglądał przodek roślin.
Naukowcy twierdzą, że skamielina Horneophyton lignieri, rośliny sprzed 407 milionów lat, może pomóc rozwiązać tę zagadkę, a analizy wykazały, że może ona wskazać, jak dokładnie wyglądała ewolucja roślin.
„W przeciwieństwie do współczesnych roślin, które transportują wodę i cukry oddzielnie, Horneophyton przenosił je razem w obrębie swojego ciała. Tego rodzaju system naczyniowy nie był dotąd obserwowany u żadnej żyjącej rośliny. Sugeruje to, że przodek współczesnych organizmów tego typu był bardziej złożony, niż początkowo sądziliśmy, i posiadał już pewnego rodzaju system naczyniowy. To odkrycie pomoże nam zinterpretować ewolucję późniejszych roślin i powiązać ich relacje” – mówi Paul Kenrick z Natural History Museum.
Jak opisują biolodzy, układ naczyniowy roślin działa podobnie jak układ krążenia zwierząt, ponieważ transportuje wodę, minerały i inne niezbędne substancje do tkanek. Bez niego organizmy te nie mogłyby osiągać dużych rozmiarów, ponieważ składniki odżywcze nie docierałyby do wszystkich ich części.
Układ naczyniowy roślin dzieli się na dwie główne tkanki zwane ksylemem (drewno) i łykiem. Ksylem to układ kanalików złożonych z martwych komórek, który transportuje wodę i minerały z korzeni aż do liści. Jest on napędzany przez różne procesy, w tym transpirację, podczas której parowanie w liściach powoduje rozprowadzanie wody w roślinie.
Łyko jest systemem złożonym z żywych komórek, który transportuje produkty fotosyntezy, takie jak cukry, w górę i w dół rośliny do miejsc, gdzie są one potrzebne. Składniki odżywcze są czasami transportowane z i do łyka przez wyspecjalizowane komórki, które mają charakterystyczne fałdy w ścianie komórkowej.
Kiedy po raz pierwszy odkryto i zbadano Horneophyton, naukowcy uważali, że roślina posiadała ksylem i łyko, ponieważ dzięki niezwykłym warunkom konserwującym odkrytym w stanowisku paleontologicznym Rhynie Chert, wydawała się ona ukazywać szczegóły przypominające współczesny system naczyniowy. Jednak, kiedy badacze ponownie przyjrzeli się skamielinie przy użyciu bardziej zaawansowanych współczesnych mikroskopów, zdali sobie sprawę, że tak nie jest.
„Korzystając z nowoczesnych metod analizy, byliśmy w stanie stworzyć trójwymiarowe modele wewnętrznej struktury Horneophyton. Wyraźnie pokazały one, że roślina ta posiadała pierwotną tkankę przewodzącą, która pochodziła z wcześniejszego etapu ewolucji systemu naczyniowego. Jej układ naczyniowy wydawał się składać głównie z komórek transportujących, które przenosiły zarówno wodę, jak i cukry. Sugeruje to, że komórki podobne do łyka ewoluowały jako pierwsze, a ksylem pojawił się dopiero później. Taki układ mógł funkcjonować tylko w małych roślinach. Jeśli tak było, to Horneophyton stanowiłby pośredni etap ewolucji układu naczyniowego roślin” – podkreśla Paul Kenrick.
Jak tłumaczą naukowcy, początki systemu naczyniowego roślin można dostrzec w starożytnych eofitach. Były to rośliny wielkości milimetra, które prawdopodobnie jako pierwsze przeniosły się na ląd około 420 milionów lat temu. Miały one struktury podobne do mchu, znane jako komórki przewodzące pokarm, które transportowały składniki odżywcze w obrębie ich ciał i które mają pewne cechy wspólne z łykiem.
Typ systemu naczyniowego odkryty w Horneophyton, jak zakłdają badacze pojawił się nieco później i pozwolił on roślinom osiągnąć znacznie większe rozmiary niż eofity, a niektóre z nich osiągały nawet 20 centymetrów wysokości.
.Jednak nawet w tym czasie system naczyniowy Horneophyton był już reliktem ewolucyjnym. Jedna z współczesnych mu roślin, Asteroxylon, wykształciła już oddzielny ksylem i łyko, co pozwoliło jej osiągnąć rozmiary około dwukrotnie większe. To utorowało drogę do ostatecznej ewolucji wysokich drzew i rozłożystych paproci miliony lat później.
Oprac. EG
